CN115577437B - 一种基于bim技术的装配式建筑的施工方法及系统 - Google Patents

一种基于bim技术的装配式建筑的施工方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于BIM技术领域，提供了一种基于BIM技术的装配式建筑的施工方法及系统，通过获取装配式建筑的三维模型作为基准模型，扫描获取所有的预制构件的三维模型作为构件模型，计算出基准模型上各个预制构件位置的应力趋向距离并进行位置微调操作；按照效果模型上各个预制构件的相应位置到施工现场进行安装施工，能够在装配后的应力集中位置转移后也能保证结构强度的稳定性，保障组装好以后的结构不会产生较大的应力集中影响，能够精确的识别预制构件在装配前后的应力极值的位置的转移，提高装配以后预制构件之间的应力传导的稳定性。

Description

一种基于BIM技术的装配式建筑的施工方法及系统
技术领域
本发明属于BIM技术、计算机辅助设计技术领域，具体涉及一种基于BIM技术的装配式建筑的施工方法及系统。
背景技术
装配式建筑是由预制构件在工地装配而成的建筑，在装配式建筑中梁柱连接为保证强节点的弱构件，现存在节点尺寸较大，在柱子拼接时采用螺栓连接，螺栓数量多，安装繁琐工作量大，无法保障应力集中区域的结构强度，而通过BIM（即Building InformationModeling，建筑信息模型）的三维可视化技术可以根据建筑信息模型识别并调整应力集中区域位置的结构强度，使得装配式建筑的空间上的结构应力得到保障。
目前的现有技术，如公开号为CN113297650B的中国专利《一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工方法及系统》，通过对三维模型上的各个构件节点的位置进行调优得到优化模型，按照优化模型进行生产单元式幕墙构件；使定制化设计的单元式玻璃幕墙的可靠性更高，能够快速的自动消除应力集中区域，尽管能消除组装以前的模型表面应力，但是其无法保障组装好以后的结构不会产生较大的应力集中影响；公开号为CN114564772B的中国专利提供了一种基于BIM的室内装饰墙安装设计方法及系统，借助于在BIM三维模型中标记出各个室内装饰墙钢架结构部件的安装位置，对各个应力集中区域进行闭运算使各个应力集中区域的轮廓闭合，将各个轮廓闭合后的区域作为融合区域集合；对BIM三维模型上的各个安装位置进行空间定位从而获得调整模型，让相隔较近的两个安全区域能够有一定间隙，能够稳定地提高安装位置移动后的强度，保障位置调整后安装位置的稳定性和造型轮廓定位传递的精确度，但是，装配式建筑是由多个构件拼装组成，在多个构件在拼装之后，由于内部结构之间的重力和互相之间的压力抵消和产生一些应力，会出现应力集中位置转移等现象，所以该方案在实际应用中，在建筑完工后仍然会出现一定的结构强度的稳定性问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于BIM技术的装配式建筑的施工方法及系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供一种基于BIM技术的装配式建筑的施工方法，所述方法包括以下步骤：
S100，获取装配式建筑的三维模型作为基准模型；
S200，扫描获取所有的预制构件的三维模型作为构件模型，并且在基准模型上标注出各个预制构件的安装位置；
S300，使用有限元分析软件分别对基准模型和各个构件模型进行应力分析获得基准模型和各个构件模型的应力分布图；
S400，通过基准模型和各个构件模型的应力分布图分析各个预制构件的应力差异角并计算出基准模型上各个预制构件位置的应力趋向距离；
S500，根据应力趋向距离对基准模型上标注出各个预制构件的安装位置进行位置微调操作；
S600，在BIM软件中对位置微调操作完毕的基准模型进行渲染得到效果模型。
进一步地，在S100中，装配式建筑包括砌块建筑、骨架板材建筑、盒式建筑和升板升层建筑中任意一种，装配式建筑是由预制构件组成。
进一步地，在S200中，所述预制构件包括横梁、L形节点结构、T字形节点结构、十字形节点结构、立柱、立柱连接节点和楼层板本体中任意一种或多种的组合。
进一步地，在S100中，获取装配式建筑的三维模型是通过BIM系统中的Revit软件进行构建，或者通过导入装配式建筑的CAD平立面或者通过导入装配式建筑的CAD平立面或者以装配式建筑的照片进行三维重建获得三维模型，或者通过三维激光扫描仪获得三维模型。
进一步地，在S200中，获取预制构件的三维模型是通过BIM系统中Revit软件进行构建，或者导入预制构件的CAD平立面或者预制构件的不同角度的照片进行三维重建获得三维模型，或者通过三维激光扫描仪获得三维模型。
进一步地，在S200中，将预制构件的三维模型缩放大小为预制构件在基准模型上相同位置的大小。
进一步地，在S300中，有限元分析软件为ABAQUS软件、Fusion360软件或ANSYS软件。
进一步地，在S300中，通过基准模型和各个构件模型的应力分布图分析各个预制构件的应力差异角并计算出基准模型上各个预制构件位置的应力趋向距离的方法包括以下步骤：
将基准模型进行应力分析得到的基准模型的应力分布图记为基准应力模型；将各个构件模型进行应力分析得到的各个预制构件的应力分布图记为构件应力模型；
以网格分割算法分别对基准应力模型和各个构件应力模型进行网格分割为网格，以网格的几何中心点作为网格点；以网格点位置的应力值作为网格值；以基准应力模型中预制构件的对应位置中网格值最大的网格点为PartPA,以所述预制构件所对应的构件应力模型中网格值最大的网格点为PartPB；筛选出所有PartPA的网格值大于PartPB的网格值的网格点所对应的网格，和/或，PartPA的位置和PartPB的位置不一致的网格点所对应的网格构成集合Base；则Base中每个网格都对应了一个预制构件；（注：PartPA是整体的基准应力模型中预制构件位置的网格值的最大值，PartPB是预制构件中网格值的最大值，在施工装配完成以后各个预制构件由于连接在一起应力集中的位置会发生变化故PartPA和PartPB的位置和应力值大部分是不一样的，由于整体的基准应力模型中局部最大的应力位置不一样，并且在完整的基准应力模型中的强度大于构件应力模型中的强度，因此可以知道，在施工装配完成以后的整体模型中，局部最大应力发生了偏移使得预制构件之间稳定性变差的概率变大，以此筛选出结构强度可能存在不稳定的预制构件）；
以Base(j)为集合Base中的第j个网格，j是集合Base中的网格的序号；依次扫描各个网格Base(j)的应力趋向距离，具体方法为：
以基准应力模型上标注出的网格Base(j)的位置所在的预制构件的对应位置为Loa(j)，获取基准应力模型上的与Loa(j)的位置所在的预制构件相互连接的所有的预制构件的对应位置构成集合LoaCon；以LoaCon(k)表示集合LoaCon中第k个预制构件的对应位置，k是集合LoaCon中的预制构件的对应位置的序号；
获取集合LoaCon中所有LoaCon(k)的应力差异角，具体为：以网格Base(j)的网格点为BP1，LoaCon(k)中所有网格中的最大的网格值所对应的网格点为CMaxP1,LoaCon(k)中所有网格中的最小的网格值所对应的网格点为CMinP1,将CMaxP1与BP1连接获得线段LPA，将CMinP1与BP1连接获得线段LPB，则以BP1为顶点的LPA和LPB的夹角为应力差异角；
通过应力差异角计算应力趋向距离，具体方法为：
令集合LoaCon中所有LoaCon(k)中最大的应力差异角为∠MaxCon，所有LoaCon(k)中最小的应力差异角为∠MinCon；（应力差异角最大说明应力的高低点对于网格Base(j)的应力极值的分歧最大，则表示此应力差异角对应的预制构件是与网格Base(j)对应的预制构件的两个预制构件之间的应力传导的稳定性最差，相反应力差异角越小则应力传导越稳定）；
连接∠MaxCon对应的集合LoaCon中预制构件的对应位置的网格点CMaxP1和CMinP1构成的线段记为LMax；连接∠MinCon对应的集合LoaCon中预制构件的对应位置的网格点CMaxP1和CMinP1构成的线段记为LMin；以线段LMax和LMin长度的差值的绝对值为应力趋向距离。
以上方法计算的应力趋向距离表示出了装配式建筑中两个预制构件之间应力集中点在装配前后之间产生应力的偏离，能够精确的识别预制构件在装配前后的应力极值的位置的转移，以此修正模型能够使得装配后的整体装配式建筑结构更稳定，然而并未考虑到如何抵消应力集中位置，减少装配式建筑结构应力局部增高的应力集中现象，为解决该问题，本发明提供了以下优选的方案：
或者，优选地，通过应力差异角计算应力趋向距离的具体方法为：
以Loa(j)内部所有网格的网格点的最大网格值为MaxLoaP(j)、最小网格值为MinLoaP(j)；
在k的取值范围内，以集合LoaCon中LoaCon(k)内部所有网格的网格值最大的网格点MaxLoaConP(k)、最小的网格点MinLoaConP(k)；
如果|MaxLoaP(j)-MaxLoaConP(k)|≥|MinLoaP(j)-MinLoaConP(k)|，将集合LoaCon中具有最大的应力差异角的LoaCon(k)中所对应的构件应力模型记为应力倾向模型，以在应力倾向模型内部所有网格中最大网格值的网格点为PMax1，以在应力倾向模型内部所有网格中最大网格值的网格点为PMin1，连接网格点PMax1和PMin1构成线段LPMax；令集合LoaCon中所有LoaCon(k)中最小的应力差异角为∠MinCon；连接∠MinCon对应的集合LoaCon中预制构件的对应位置的网格点CMaxP1和CMinP1构成的线段记为LMin；以线段LPMax和LMin长度的差值的绝对值为应力趋向距离；
如果|MaxLoaP(j)-MaxLoaConP(k)|＜|MinLoaP(j)-MinLoaConP(k)|，将集合LoaCon中具有最小的应力差异角的LoaCon(k)中所对应的构件应力模型记为应力倾向模型，以在应力倾向模型内部所有网格中最小网格值的网格点为PMax2，以在应力倾向模型内部所有网格中最小网格值的网格点为PMin2，连接网格点PMax2和PMin2构成线段LPMin；令集合LoaCon中所有LoaCon(k)中最大的应力差异角为∠MaxCon，连接∠MaxCon对应的集合LoaCon中预制构件的对应位置的网格点CMaxP1和CMinP1构成的线段记为LMax；以线段LMax和LPMin长度的差值的绝对值为应力趋向距离。
进一步地，在S500中，根据应力趋向距离对基准模型上标注出各个预制构件的安装位置进行位置微调操作的方法为：
在j的取值范围内，依次对基准模型的基准应力模型上的集合Base中各个网格Base(j)的集合LoaCon中各个LoaCon(k)的预制构件的对应位置进行位置微调操作，具体为：
以基准模型的基准应力模型上标注出的网格Base(j)的位置所在的预制构件的对应位置为Loa(j)，
在k的取值范围内，以网格Base(j)的网格点为BP1，LoaCon(k)中所有网格中的最大的网格值所对应的网格点为CMaxP1，获取LoaCon(k)与Loa(j)的位置所在的预制构件相互连接的结合位置为ConLoa(j)；以网格点BP1到CMaxP1的方向为正向；以网格点CMaxP1到BP1的方向为反向；如果BP1位置的网格值大于或等于CMaxP1位置的网格值（或应力值），则将基准模型上的ConLoa(j)朝着正向整体移动应力趋向距离；如果BP1位置的网格值小于CMaxP1位置的网格值（或应力值），则将基准模型上的ConLoa(j)朝着反向整体移动应力趋向距离。
其中，整体移动的意义为将ConLoa(j)整个区域和移动到的目的地的相同大小的区域进行置换。
为了保证位置微调操作以后，Loa(j)对应的预制构件还能与基准模型的上与网格Base(j)所在的预制构件位置的接合处相匹配和吻合，还进行需要以下调整：
优选地，在S500中，如果BP1位置的网格值大于或等于CMaxP1位置的网格值（或应力值），则将基准模型上的Loa(j)对应的预制构件朝着正向缩短应力趋向距离；如果BP1位置的网格值小于CMaxP1位置的网格值（或应力值），则将基准模型上的Loa(j)对应的预制构件朝着反向增加应力趋向距离。
进一步地，在S600中，对位置微调操作完毕的基准模型进行渲染得到效果模型的方法为：通过Revit的mentalray渲染引擎、3Dmax的Vray渲染引擎或者Autodesk Cloud渲染引擎中任意一种对微调操作完毕的基准模型进行渲染得到效果模型。
其中，还包括S700，按照效果模型上各个预制构件的相应位置到施工现场进行安装施工。
本发明还提供了一种基于BIM技术的装配式建筑的施工系统，所述一种基于BIM技术的装配式建筑的施工系统包括：处理器、存储器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述一种基于BIM技术的装配式建筑的施工方法中的步骤，所述一种基于BIM技术的装配式建筑的施工系统可以运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑及云端数据中心等计算设备中，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器、服务器集群，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
建筑建模单元，用于获取装配式建筑的三维模型作为基准模型；
构件标注单元，用于扫描获取所有的预制构件的三维模型作为构件模型，并且在基准模型上标注出各个预制构件的安装位置；
应力分析单元，用于使用有限元分析软件分别对基准模型和各个构件模型进行应力分析获得基准模型和各个构件模型的应力分布图；
趋向计算单元，用于通过基准模型和各个构件模型的应力分布图分析各个预制构件的应力差异角并计算出基准模型上各个预制构件位置的应力趋向距离；
位置微调单元，用于根据应力趋向距离对基准模型上标注出各个预制构件的安装位置进行位置微调操作；
模型渲染单元，用于在BIM软件中对位置微调操作完毕的基准模型进行渲染得到效果模型；
效果显示单元，用于在显示器端显示效果模型上各个预制构件的相应位置,施工现场按照显示器输出的效果模型上各个预制构件的相应位置进行安装施工。
本发明的有益效果为：本发明提供一种基于BIM技术的装配式建筑的施工方法及系统，能够在装配后的应力集中位置转移后也能保证结构强度的稳定性，保障组装好以后的结构不会产生较大的应力集中影响，能够精确的识别预制构件在装配前后的应力极值的位置的转移，以此修正模型能够使得装配后的整体装配式建筑结构更稳定，提高装配以后预制构件之间的应力传导的稳定性。
附图说明
通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本发明的上述以及其他特征将更加明显，本发明附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：
图1所示为一种基于BIM技术的装配式建筑的施工方法的流程图；
图2所示为一种基于BIM技术的装配式建筑的施工系统结构图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示为一种基于BIM技术的装配式建筑的施工方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本发明的实施方式的一种基于BIM技术的装配式建筑的施工方法，所述方法包括以下步骤：
S100，获取装配式建筑的三维模型作为基准模型；
S200，扫描获取所有的预制构件的三维模型作为构件模型，并且在基准模型上标注出各个预制构件的安装位置；
S300，使用有限元分析软件分别对基准模型和各个构件模型进行应力分析获得基准模型和各个构件模型的应力分布图；
S400，通过基准模型和各个构件模型的应力分布图分析各个预制构件的应力差异角并计算出基准模型上各个预制构件位置的应力趋向距离；
S500，根据应力趋向距离对基准模型上标注出各个预制构件的安装位置进行位置微调操作；
S600，在BIM软件中对位置微调操作完毕的基准模型进行渲染得到效果模型；
S700，按照效果模型上各个预制构件的相应位置到施工现场进行安装施工。
进一步地，在S100中，装配式建筑包括砌块建筑、骨架板材建筑、盒式建筑和升板升层建筑中任意一种，装配式建筑是由多个预制构件组成。
进一步地，在S200中，所述预制构件包括横梁、L形节点结构、T字形节点结构、十字形节点结构、立柱、立柱连接节点和楼层板本体中任意一种或多种的组合。
进一步地，在S100中，获取装配式建筑的三维模型是通过BIM系统中的Revit软件进行构建，或者通过导入装配式建筑的CAD平立面或者装配式建筑的不同角度的照片进行三维重建获得三维模型，或者通过三维激光扫描仪获得三维模型。
进一步地，在S200中，获取预制构件的三维模型是通过BIM系统中Revit软件进行构建，或者导入预制构件的CAD平立面或者预制构件的不同角度的照片进行三维重建获得三维模型，或者通过三维激光扫描仪获得三维模型。
进一步地，在S200中，将预制构件的三维模型缩放大小为预制构件在基准模型上相同位置的大小。
进一步地，在S300中，有限元分析软件为ABAQUS软件、Fusion360软件或ANSYS软件。
进一步地，在S300中，通过基准模型和各个构件模型的应力分布图分析各个预制构件的应力差异角并计算出基准模型上各个预制构件位置的应力趋向距离的方法包括以下步骤：
将基准模型进行应力分析得到的基准模型的应力分布图记为基准应力模型；将各个构件模型进行应力分析得到的各个预制构件的应力分布图记为构件应力模型；
以网格分割算法分别对基准应力模型和各个构件应力模型进行网格分割为网格，以网格的几何中心点作为网格点；以网格点位置的应力值作为网格值；以基准应力模型中预制构件的对应位置中网格值最大的网格点为PartPA,以所述预制构件所对应的构件应力模型中网格值最大的网格点为PartPB；筛选出所有PartPA的网格值大于PartPB的网格值的网格点所对应的网格，和/或，PartPA的位置和PartPB的位置不一致的网格点所对应的网格构成集合Base；则Base中每个网格都对应了一个预制构件；（注：PartPA是整体的基准应力模型中预制构件位置的网格值的最大值，PartPB是预制构件中网格值的最大值，在施工装配完成以后各个预制构件由于连接在一起应力集中的位置会发生变化故PartPA和PartPB的位置和应力值大部分是不一样的，由于整体的基准应力模型中局部最大的应力位置不一样，并且在完整的基准应力模型中的强度大于构件应力模型中的强度，因此可以知道，在施工装配完成以后的整体模型中，局部最大应力发生了偏移使得预制构件之间稳定性变差的概率变大，以此筛选出结构强度可能存在不稳定的预制构件）；
以Base(j)为集合Base中的第j个网格，j是集合Base中的网格的序号；依次扫描各个网格Base(j)的应力趋向距离，具体方法为：
以基准应力模型上标注出的网格Base(j)的位置所在的预制构件的对应位置为Loa(j)，获取基准应力模型上的与Loa(j)的位置所在的预制构件相互连接的所有的预制构件的对应位置构成集合LoaCon；以LoaCon(k)表示集合LoaCon中第k个预制构件的对应位置，k是集合LoaCon中的预制构件的对应位置的序号；
获取集合LoaCon中所有LoaCon(k)的应力差异角，具体为：以网格Base(j)的网格点为BP1，LoaCon(k)中所有网格中的最大的网格值所对应的网格点为CMaxP1,LoaCon(k)中所有网格中的最小的网格值所对应的网格点为CMinP1,将CMaxP1与BP1连接获得线段LPA，将CMinP1与BP1连接获得线段LPB，则以BP1为顶点的LPA和LPB的夹角为应力差异角；
通过应力差异角计算应力趋向距离，具体方法为：
令集合LoaCon中所有LoaCon(k)中最大的应力差异角为∠MaxCon，所有LoaCon(k)中最小的应力差异角为∠MinCon；（应力差异角最大说明应力的高低点对于网格Base(j)的应力极值的分歧最大，则表示此应力差异角对应的预制构件是与网格Base(j)对应的预制构件的两个预制构件之间的应力传导的稳定性最差，相反应力差异角越小则越稳定）；
连接∠MaxCon对应的集合LoaCon中预制构件的对应位置的网格点CMaxP1和CMinP1构成的线段记为LMax；连接∠MinCon对应的集合LoaCon中预制构件的对应位置的网格点CMaxP1和CMinP1构成的线段记为LMin；以线段LMax和LMin长度的差值的绝对值为应力趋向距离。
以上方法计算的应力趋向距离表示出了装配式建筑中两个预制构件之间应力集中点在装配前后之间产生应力的偏离，能够精确的识别预制构件在装配前后的应力极值的位置的转移，以此修正模型能够使得装配后的整体装配式建筑结构更稳定，然而并未考虑到如何抵消应力集中位置，减少装配式建筑结构应力局部增高的应力集中现象，为解决该问题，本发明提供了以下优选的方案：
或者，优选地，通过应力差异角计算应力趋向距离的具体方法为：
以Loa(j)内部所有网格的网格点的最大网格值为MaxLoaP(j)、最小网格值为MinLoaP(j)；
在k的取值范围内，以集合LoaCon中LoaCon(k)内部所有网格的网格值最大的网格点MaxLoaConP(k)、最小的网格点MinLoaConP(k)；
如果|MaxLoaP(j)-MaxLoaConP(k)|≥|MinLoaP(j)-MinLoaConP(k)|，将集合LoaCon中具有最大的应力差异角的LoaCon(k)中所对应的构件应力模型记为应力倾向模型，以在应力倾向模型内部所有网格中最大网格值的网格点为PMax1，以在应力倾向模型内部所有网格中最大网格值的网格点为PMin1，连接网格点PMax1和PMin1构成线段LPMax；令集合LoaCon中所有LoaCon(k)中最小的应力差异角为∠MinCon；连接∠MinCon对应的集合LoaCon中预制构件的对应位置的网格点CMaxP1和CMinP1构成的线段记为LMin；以线段LPMax和LMin长度的差值的绝对值为应力趋向距离；
如果|MaxLoaP(j)-MaxLoaConP(k)|＜|MinLoaP(j)-MinLoaConP(k)|，将集合LoaCon中具有最小的应力差异角的LoaCon(k)中所对应的构件应力模型记为应力倾向模型，以在应力倾向模型内部所有网格中最小网格值的网格点为PMax2，以在应力倾向模型内部所有网格中最小网格值的网格点为PMin2，连接网格点PMax2和PMin2构成线段LPMin；令集合LoaCon中所有LoaCon(k)中最大的应力差异角为∠MaxCon，连接∠MaxCon对应的集合LoaCon中预制构件的对应位置的网格点CMaxP1和CMinP1构成的线段记为LMax；以线段LMax和LPMin长度的差值的绝对值为应力趋向距离。
进一步地，在S500中，根据应力趋向距离对基准模型上标注出各个预制构件的安装位置进行位置微调操作的方法为：
在j的取值范围内，依次对基准模型的基准应力模型上的集合Base中各个网格Base(j)的集合LoaCon中各个LoaCon(k)的预制构件的对应位置进行位置微调操作，具体为：
以基准模型的基准应力模型上标注出的网格Base(j)的位置所在的预制构件的对应位置为Loa(j)，
在k的取值范围内，以网格Base(j)的网格点为BP1，LoaCon(k)中所有网格中的最大的网格值所对应的网格点为CMaxP1，获取LoaCon(k)与Loa(j)的位置所在的预制构件相互连接的结合位置为ConLoa(j)；以网格点BP1到CMaxP1的方向为正向；以网格点CMaxP1到BP1的方向为反向；如果BP1位置的网格值大于或等于CMaxP1位置的网格值（或应力值），则将基准模型上的ConLoa(j)朝着正向整体移动应力趋向距离；如果BP1位置的网格值小于CMaxP1位置的网格值（或应力值），则将基准模型上的ConLoa(j)朝着反向整体移动应力趋向距离。
为了保证位置微调操作以后，Loa(j)对应的预制构件还能与基准模型的上与网格Base(j)所在的预制构件位置的接合处相匹配和吻合，还进行需要以下调整：
优选地，在S500中，如果BP1位置的网格值大于或等于CMaxP1位置的网格值（或应力值），则将基准模型上的Loa(j)对应的预制构件朝着正向缩短应力趋向距离的长度；如果BP1位置的网格值小于CMaxP1位置的网格值（或应力值），则将基准模型上的Loa(j)对应的预制构件朝着反向增加应力趋向距离的长度。
进一步地，在S600中，对位置微调操作完毕的基准模型进行渲染得到效果模型的方法为：通过Revit的mentalray渲染引擎、3Dmax的Vray渲染引擎或者Autodesk Cloud渲染引擎中任意一种对微调操作完毕的基准模型进行渲染得到效果模型。
本发明的实施例提供的一种基于BIM技术的装配式建筑的施工系统，如图2所示为本发明的一种基于BIM技术的装配式建筑的施工系统结构图，该实施例的一种基于BIM技术的装配式建筑的施工系统包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种基于BIM技术的装配式建筑的施工系统实施例中的步骤。
所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
建筑建模单元，用于获取装配式建筑的三维模型作为基准模型；
构件标注单元，用于扫描获取所有的预制构件的三维模型作为构件模型，并且在基准模型上标注出各个预制构件的安装位置；
应力分析单元，用于使用有限元分析软件分别对基准模型和各个构件模型进行应力分析获得基准模型和各个构件模型的应力分布图；
趋向计算单元，用于通过基准模型和各个构件模型的应力分布图分析各个预制构件的应力差异角并计算出基准模型上各个预制构件位置的应力趋向距离；
位置微调单元，用于根据应力趋向距离对基准模型上标注出各个预制构件的安装位置进行位置微调操作；
模型渲染单元，用于在BIM软件中对位置微调操作完毕的基准模型进行渲染得到效果模型；
效果显示单元，用于在显示器端显示效果模型上各个预制构件的相应位置,施工现场按照显示器输出的效果模型上各个预制构件的相应位置进行安装施工。
所述一种基于BIM技术的装配式建筑的施工系统可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种基于BIM技术的装配式建筑的施工系统，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种基于BIM技术的装配式建筑的施工系统的示例，并不构成对一种基于BIM技术的装配式建筑的施工系统的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种基于BIM技术的装配式建筑的施工系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 (Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种基于BIM技术的装配式建筑的施工系统运行系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种基于BIM技术的装配式建筑的施工系统可运行系统的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种基于BIM技术的装配式建筑的施工系统的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序（比如声音播放功能、图像播放功能等）等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据（比如音频数据、电话本等）等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card, SMC），安全数字（Secure Digital, SD）卡，闪存卡（Flash Card）、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。

Claims (7)

1.一种基于BIM技术的装配式建筑的施工方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S100，获取装配式建筑的三维模型作为基准模型；
S200，扫描获取所有的预制构件的三维模型作为构件模型，并且在基准模型上标注出各个预制构件的安装位置；
S300，使用有限元分析软件分别对基准模型和各个构件模型进行应力分析获得基准模型和各个构件模型的应力分布图；
S400，通过基准模型和各个构件模型的应力分布图分析各个预制构件的应力差异角并计算出基准模型上各个预制构件位置的应力趋向距离；
S500，根据应力趋向距离对基准模型上标注出各个预制构件的安装位置进行位置微调操作；
S600，在BIM软件中对位置微调操作完毕的基准模型进行渲染得到效果模型；
在S300中，通过基准模型和各个构件模型的应力分布图分析各个预制构件的应力差异角并计算出基准模型上各个预制构件位置的应力趋向距离的方法包括以下步骤：
将基准模型进行应力分析得到的基准模型的应力分布图记为基准应力模型；将各个构件模型进行应力分析得到的各个预制构件的应力分布图记为构件应力模型；
以网格分割算法分别对基准应力模型和各个构件应力模型进行网格分割为网格，以网格的几何中心点作为网格点；以网格点位置的应力值作为网格值；以基准应力模型中预制构件的对应位置中网格值最大的网格点为PartPA,以所述预制构件所对应的构件应力模型中网格值最大的网格点为PartPB；筛选出所有PartPA的网格值大于PartPB的网格值的网格点所对应的网格，和/或，PartPA的位置和PartPB的位置不一致的网格点所对应的网格构成集合Base；则Base中每个网格都对应了一个预制构件；
以Base(j)为集合Base中的第j个网格，j是集合Base中的网格的序号；依次扫描各个网格Base(j)的应力趋向距离，具体方法为：
以基准应力模型上标注出的网格Base(j)的位置所在的预制构件的对应位置为Loa(j)，获取基准应力模型上的与Loa(j)的位置所在的预制构件相互连接的所有的预制构件的对应位置构成集合LoaCon；以LoaCon(k)表示集合LoaCon中第k个预制构件的对应位置，k是集合LoaCon中的预制构件的对应位置的序号；
获取集合LoaCon中所有LoaCon(k)的应力差异角，具体为：以网格Base(j)的网格点为BP1，LoaCon(k)中所有网格中的最大的网格值所对应的网格点为CMaxP1,LoaCon(k)中所有网格中的最小的网格值所对应的网格点为CMinP1,将CMaxP1与BP1连接获得线段LPA，将CMinP1与BP1连接获得线段LPB，则以BP1为顶点的LPA和LPB的夹角为应力差异角；
通过应力差异角计算应力趋向距离；
其中，通过应力差异角计算应力趋向距离的具体方法为：
令集合LoaCon中所有LoaCon(k)中最大的应力差异角为∠MaxCon，所有LoaCon(k)中最小的应力差异角为∠MinCon；连接∠MaxCon对应的集合LoaCon中预制构件的对应位置的网格点CMaxP1和CMinP1构成的线段记为LMax；连接∠MinCon对应的集合LoaCon中预制构件的对应位置的网格点CMaxP1和CMinP1构成的线段记为LMin；以线段LMax和LMin长度的差值的绝对值为应力趋向距离；
S700，按照效果模型上各个预制构件的相应位置到施工现场进行安装施工。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的装配式建筑的施工方法，其特征在于，装配式建筑包括砌块建筑、骨架板材建筑、盒式建筑和升板升层建筑中任意一种；预制构件包括横梁、L形节点结构、T字形节点结构、十字形节点结构、立柱、立柱连接节点和楼层板本体中任意一种或多种的组合。
3.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的装配式建筑的施工方法，其特征在于，获取装配式建筑的三维模型是通过BIM系统中的Revit软件进行构建，或者通过导入装配式建筑的CAD平立面或者以装配式建筑的照片进行三维重建获得三维模型，或者通过三维激光扫描仪获得三维模型；获取预制构件的三维模型是通过BIM系统中Revit软件进行构建，或者导入预制构件的CAD平立面或者预制构件的不同角度的照片进行三维重建获得三维模型，或者通过三维激光扫描仪获得三维模型。
4.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的装配式建筑的施工方法，其特征在于，在S500中，根据应力趋向距离对基准模型上标注出各个预制构件的安装位置进行位置微调操作的方法为：在j的取值范围内，依次对基准模型的基准应力模型上的集合Base中各个网格Base(j)的集合LoaCon中各个LoaCon(k)的预制构件的对应位置进行位置微调操作，具体为：
以基准模型的基准应力模型上标注出的网格Base(j)的位置所在的预制构件的对应位置为Loa(j)，
在k的取值范围内，以网格Base(j)的网格点为BP1，LoaCon(k)中所有网格中的最大的网格值所对应的网格点为CMaxP1，获取LoaCon(k)与Loa(j)的位置所在的预制构件相互连接的结合位置为ConLoa(j)；以网格点BP1到CMaxP1的方向为正向；以网格点CMaxP1到BP1的方向为反向；如果BP1位置的网格值大于或等于CMaxP1位置的网格值，则将基准模型上的ConLoa(j)朝着正向整体移动应力趋向距离；如果BP1位置的网格值小于CMaxP1位置的网格值，则将基准模型上的ConLoa(j)朝着反向整体移动应力趋向距离。
5.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的装配式建筑的施工方法，其特征在于，在S500中，如果BP1位置的网格值大于或等于CMaxP1位置的网格值，则将基准模型上的Loa(j)对应的预制构件朝着正向缩短应力趋向距离；如果BP1位置的网格值小于CMaxP1位置的网格值，则将基准模型上的Loa(j)对应的预制构件朝着反向增加应力趋向距离。
6.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的装配式建筑的施工方法，其特征在于，在S600中，对位置微调操作完毕的基准模型进行渲染得到效果模型的方法为：通过Revit的mentalray渲染引擎、3Dmax的Vray渲染引擎或者Autodesk Cloud渲染引擎中任意一种对微调操作完毕的基准模型进行渲染得到效果模型。
7.一种基于BIM技术的装配式建筑的施工系统，其特征在于，所述一种基于BIM技术的装配式建筑的施工系统包括：处理器、存储器及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1到6中的任意一项所述的一种基于BIM技术的装配式建筑的施工方法中的步骤。
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