CN116956445B - 基于bim的挂篮设计方法、计算机设备和计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种基于BIM的挂篮设计方法、计算机设备和计算机可读存储介质，其中，该设计方法包括以下步骤：参数获取步骤；挂篮模块化步骤：将挂篮的结构分解为多个设计模块；选择步骤；计算步骤：采用结构力学计算方法和/或有限元计算方法，分别计算各设计模块的参数；建立挂篮的初步BIM模型步骤：建立各设计模块的模型及挂篮的初步BIM模型：优化迭代步骤：将挂篮的初步BIM模型转换为有限元模型进行计算，并将计算结果反馈至挂篮的初步BIM模型进行结构调整，不断进行迭代计算，得到优化后的挂篮参数数据；获得挂篮的最终BIM模型步骤：根据优化后的挂篮参数数据调整后的挂篮BIM模型为挂篮的最终BIM模型，实现挂篮的自主计算和设计且具有较好的通用性。
Description
技术领域
本申请涉及建筑工程领域，特别是涉及一种基于BIM的挂篮设计方法、计算机设备和计算机可读存储介质。
背景技术
全球建筑业界已普通认同BIM（建筑信息模型，Building Information Modeling）是未来发展趋势，BIM技术在施工企业的应用已经得到了一定程度的普及，在工程量计算、协同管理、深化设计、虚拟建造、资源计划、工程档案与信息集成等方面，成熟发展了一大批的应用点，但可以看到BIM的应用内容，还远远没有得到充分挖掘。
Revit作为BIM体系中使用最广泛的软件之一，虽然其功能已经足够强大了，但它仍有很多不完善的地方，对此国外针对Revit软件的二次开发展开了研究。而国内虽然也有在跟进，但由于起步得较晚，目前主要在结构计算、施工管理以及便捷式模型建立等几个领域之中有零散的开发应用。
在连续梁施工中，挂篮施工是一个比较重要的施工方法。挂篮施工是指浇筑较大跨径的悬臂梁桥时，采用吊篮方法，分段悬臂作业，挂篮施工不需要架设支架并且不使用大型吊机。较其他方法具有结构轻、拼制简单方便、无压重等优点。
挂篮属于大型施工工装，结构复杂，构件众多，计算难度极大。传统挂篮设计时，需要：方案选择→设计绘图→手工编写计算书→绘制挂篮加工详图→模板厂加工，投入专业的设计人员，耗时数日才能完成。
由于连续梁结构形式多变，挂篮的结构更是多种多样，虽然整体看来，挂篮结构形式大同小异，但是不同项目的梁和挂篮结构均存在或多或少的差异，而且随着悬浇法施工工艺的不断升级，挂篮的结构形式也会逐步发生变化，因此，单一的计算程序难以解决全部问题，使得研发过程变得异常困难。
此外，当前挂篮大多采用租赁的方式，厂家为方便加工忽略了挂篮结构设计中对受力合理性的分析，导致挂篮结构不合理，存在安全风险。
传统的挂篮设计方法，主要采用手工计算和经验积累，存在以下不足：
（1）设计过程复杂、低效，计算过程往往不够精确；
（2）保证结构稳定性和合理性具有一定难度；
（3）缺乏可视化设计模型，难以直观地展示挂篮的整体结构。
发明内容
本申请实施例提供了一种基于BIM的挂篮设计方法、计算机设备和非暂时性计算机可读存储介质，能够实现挂篮的自主计算和设计，缩短挂篮设计的周期和成本，同时具有较好的通用性。
本申请第一方面提供一种基于BIM的挂篮设计方法，挂篮用于连续梁的施工过程中，该设计方法包括以下步骤：
参数获取步骤：获取挂篮设计所需的参数；
挂篮模块化步骤：将挂篮的结构分解为多个单独的设计模块，可通过在多个设计模块中选择若干个设计模块进行组合而形成不同结构的挂篮；
选择步骤：根据连续梁的结构，选择与连续梁的结构相适配的挂篮的结构及所需的设计模块；
计算步骤：根据参数获取步骤中获取的挂篮设计所需的参数，采用结构力学计算方法和/或有限元计算方法，分别计算各设计模块的参数；
建立挂篮的初步BIM模型步骤：基于所计算的各设计模块的参数，建立各设计模块的模型及挂篮的初步BIM模型：
优化迭代步骤：将挂篮的初步BIM模型转换为有限元模型进行计算，并将计算结果反馈至挂篮的初步BIM模型进行结构调整，不断进行迭代计算，在满足挂篮的结构设计规范要求的前提下，选择成本最低的计算结果作为优化后的挂篮参数数据；
获得挂篮的最终BIM模型步骤：根据优化后的挂篮参数数据调整后的挂篮BIM模型为挂篮的最终BIM模型。
在本申请第一方面的一些实施例中，该挂篮设计方法还包括建立参数化梁段模型步骤：根据连续梁的设计图纸，获取连续梁的参数，输入连续梁的参数，建立参数化的梁段BIM模型；在参数获取步骤中，由梁段BIM模型中获取挂篮设计所需的参数。
在本申请第一方面的一些实施例中，挂篮采用参数化设计，在优化迭代步骤中，提取挂篮结构的特征参数，通过特征参数在有限元中构造出挂篮的有限元模型并基于有限元模型进行计算，将计算结果提取出来并以参数的形式反向传递至挂篮的初步BIM模型，进行参数的修改，直至获得优化后的挂篮参数数据。
在本申请第一方面的一些实施例中，在挂篮模块化步骤中，将挂篮分解为至少包括模板系统、吊挂系统、主桁系统、走行系统和锚固系统，每个系统包括多种不同形式的构件，每个构件包括多个不同形式的零件单元。
在本申请第一方面的一些实施例中，该挂篮设计方法还包括构建数据库的步骤：构建包含挂篮的结构形式、对应各构件的构件模块和对应各零件单元的零件单元模块的数据库，在每个构件模块中存储了对应构件的结构数据和计算数据，在每个零件单元模块内存储有对应零件单元的型号、结构形式和参数；在优化迭代步骤中，在数据库中选择不同型号的零件单元模块，并根据所选择的零件单元模块中的参数，调用数据库中当前设计构件的构件模块中的数据进行计算，直至满足挂篮的结构设计规范要求和成本最低要求。
在本申请第一方面的一些实施例中，构件模块中的结构数据采用替代模块建模方法进行存储和建立，具体地：在构建数据库的步骤中，将各构件用轴线绘制成结构框架进行存储；在建立挂篮的最终BIM模型步骤中，将轴线替换成相应构件的实际结构模型。
在本申请第一方面的一些实施例中，在参数获取步骤中获取的挂篮设计所需的参数包括：几何尺寸参数、力学指标参数、外部荷载参数、自然环境条件参数和材料性能指标参数。
在本申请第一方面的一些实施例中，在建立挂篮的最终BIM模型步骤之后还包括以下步骤：
图纸输出步骤：根据挂篮的最终BIM模型，生成挂篮的设计图纸并输出；
计算书输出步骤：根据挂篮的设计过程中整个计算的计算过程，生成对应的计算书。
本申请第二方面提供一种计算机设备，包括：至少一个处理器、存储器以及存储在存储器上的程序指令，该程序指令被处理器执行时实现如本申请第一方面中任一项所述的基于BIM的挂篮设计方法。
本申请第三方面提供一种非暂时性计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，该程序指令被至少一个处理器执行时实现如本申请第一方面中任一项所述的基于BIM的挂篮设计方法。
相比于相关技术，本申请至少一个实施例提供的基于BIM的挂篮设计方法、计算机设备和计算机可读存储介质，依托BIM技术进行设计和建模，对挂篮采用模块化分解，基于连续梁模型对所需挂篮进行设计和计算，提高了挂篮对连续梁的适配性，能够实现挂篮的自主计算和设计，可以尽量减少人工干预，建立挂篮完整的可视化三维模型，缩短挂篮设计的周期和成本，同时具有较好的通用性，能够适用于各种不同类型连续梁施工所需挂篮的设计。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请实施例所提供的基于BIM的挂篮设计方法的流程图；
图2为本申请实施例中单箱连续梁（二分之一）的结构示意图；
图3为本申请实施例中单箱连续梁的梁段的结构示意图；
图4为本申请实施例中菱形挂篮的结构示意图；
图5为本申请实施例中挂篮模块化分解的示意图；
图6为本申请实施例中模板系统分解的示意图；
图7为本申请实施例中吊挂系统的结构示意图；
图8为本申请实施例中吊挂系统分解的示意图；
图9为本申请实施例中主桁系统分解的示意图；
图10为本申请实施例中走行系统的结构示意图；
图11为本申请实施例中走行系统分解的示意图；
图12为本申请实施例中锚固系统的结构示意图；
图13为本申请实施例中锚固系统分解的示意图；
图14为本申请实施例中安全防护系统分解的示意图；
图15为本申请实施例中所建立的挂篮的最终BIM模型三维图；
图16为本申请实施例中计算机设备的结构示意图。
图中：
1、单箱连续梁；11、梁段；111、底板；112、腹板；113、翼缘板；114、顶板；115、上齿形块；116、下齿形块；117、横隔板；2、挂篮；21、模板系统；211、底模；212、侧模；213、芯模；214、内外滑梁；22、吊挂系统；221、上横梁；222、上吊带；223、中吊带；224、下吊带；225、前托梁；226、吊带调整支座；227、吊带吊架；23、主桁系统；231、主桁架；232、中门架；233、节点箱；24、走行系统；241、反扣轮装置；242、行走轨道；243、走行轨道垫梁；244、滑移支座；25、锚固系统；251、后锚梁；252、后锚调整梁；253、后锚杆；254、主桁下弦杆；255、反扣或正压滚轮装置；256、行走轨道梁；257、锚固钢筋；26、安全防护系统；261、主桁顶部；262、上横梁顶部；263、前后托梁外部等安全防护；264、上下安全通道；265、维修平台；266、临时爬梯；27、附属构件系统；30、总线；31、处理器；32、存储器；33、通信接口。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。
在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块（单元）的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“多个”是指两个或两个以上。
值得理解的是，尽管附图可能示出了方法步骤的特定顺序，但是步骤的顺序可与所描绘的顺序不同。此外，可同时地或部分同时地执行两个或更多个步骤。这样的变型将取决于所选择的软件和硬件以及设计者选择。所有这样的变型都在本公开的范围内。
本申请的第一方面的实施例提出一种基于BIM的挂篮设计方法，所设计的挂篮用于连续梁的施工过程中。图1是根据本申请实施例的基于BIM的挂篮设计方法的流程图，如图1所示，该设计方法包括以下步骤：
S1参数获取步骤：获取挂篮设计所需的参数；
S2挂篮模块化步骤：将挂篮的结构分解为多个单独的设计模块，可通过在多个设计模块中选择若干个设计模块进行组合而形成不同结构的挂篮；
S3选择步骤：根据连续梁的结构，选择与连续梁的结构相适配的挂篮的结构及所需的设计模块；
S4计算步骤：根据参数获取步骤中获取的挂篮设计所需的参数，采用结构力学计算方法和/或有限元计算方法，分别计算各设计模块的参数；
S5建立挂篮的初步BIM模型步骤：基于所计算的各设计模块的参数，建立各设计模块的模型及挂篮的初步BIM模型：
S6优化迭代步骤：将挂篮的初步BIM模型转换为有限元模型进行计算，并将计算结果反馈至挂篮的初步BIM模型进行结构调整，不断进行迭代计算，在满足挂篮的结构设计规范要求的前提下，选择成本最低的计算结果作为优化后的挂篮参数数据；
S7获得挂篮的最终BIM模型步骤：根据优化后的挂篮参数数据调整后的挂篮BIM模型为挂篮的最终BIM模型。
由于连续梁的结构形式多变，挂篮的结构更是多种多样，虽然整体看来，挂篮结构形式大同小异，但是不同项目的连续梁和挂篮结构均存在或多或少的差异，单一的计算程序难以解决全部问题，使得挂篮的设计过程变得异常困难。本申请实施例通过模块化的思路解决上述问题，使得该设计方法具备足够的通用性。
通过本申请以上实施例所提供的基于BIM的挂篮设计方法，依托BIM技术进行设计和建模，对挂篮采用模块化分解，将挂篮的结构分解为多个设计模块，在设计过程中，已构建的多个设计模块可通过不同的组合方案和组合方式获得各种不同结构的挂篮，基本可以涵盖工程上常用的挂篮结构，具有较强的通用性，能够适用于各种不同类型连续梁施工所需挂篮的设计；该设计方法可依托计算机执行，能够实现挂篮的自主计算和设计，可以尽量减少人工干预并避免人为计算的复杂性，经过迭代计算可以获得优化的挂篮参数数据，在满足设计规范的前提下，获得成本最低的设计方案，建立挂篮完整的可视化三维模型，提高挂篮设计的可靠性和经济性，缩短挂篮设计的周期和成本。
挂篮首先需要适配进行施工建设的连续梁，挂篮设计所需的参数可基于连续梁的设计图纸以及施工要求等获取，但为了提高挂篮设计的精确度和挂篮设计所需参数获取的便利性，在一些实施例中，挂篮设计方法还包括S0建立参数化梁段模型步骤：根据连续梁的设计图纸，获取连续梁的参数，输入连续梁的参数，建立参数化的梁段BIM模型；在参数获取步骤中，直接由梁段BIM模型中获取挂篮设计所需的参数。
在根据BIM建模方法建立梁段BIM模型的过程中，依托BIM技术，计算和建模都是直接获取模型数据，梁段必须是参数化的，采用整体模型的建模方法，其通用性难度极大且整体模型获取信息难度也较大。因此，在一些实施例中，对梁段BIM模型的建模方法进行优化。
优化后，S0建立参数化梁段模型步骤包括：
S01梁段模块化步骤：将梁段拆分为多个部件；
S02建立参数化部件模型步骤：对应各部件分别建立参数化的部件模型；
S03建立完整的梁段模型步骤：将所述参数化的部件模型采用参数输入，生成所述参数化的梁段BIM模型。
本申请以上实施例对连续梁建模方法进行升级优化，确定了对连续梁进行分部件建模的思路，将连续梁的各部件进行拆分，依次建立参数化的部件模型和梁段模型，可以方便数据读取，快速建立连续梁的BIM模型，提高建模方法的通用性。
连续梁的结构形式包括单箱、两箱和三箱等形式。图2为单箱连续梁1的结构示意图（图中仅示出一半，另外一半对称设置），连续梁1由多个梁段11拼接形成。如图3所示，在单箱连续梁1的梁段模块化的一种方案中，可将梁段11拆分为至少包括底板111、腹板112、翼缘板113、顶板114、齿形块（上齿形块115和下齿形块116）、横隔板117等部件，每个部件包括各种不同的样式，例如，腹板包含了“带圆角的斜腹板”、“带倒角的直腹板”等多种样式，每种不同样式的部件构成一个部件模块，建立对应的参数化模型。此外，还可以将连续梁的各部件的参数化模型存储至数据库中，方便后续挂篮设计直接使用。当参数化的部件模型存储后，在下次设计时，可以根据实际需要，在数据库中选择所需的部件模型进行拼接即可。此外，还可以将已拼接好的常用的参数化的梁段BIM模型存储于数据库中，下次设计时，可以直接在数据库中调用所需梁段的BIM模型即可。
在S0建立参数化梁段模型步骤中，可利用参数化建模软件进行建模，具体的建模方法本领域技术人员可参照现有技术进行实现。参数化建模软件可选用Revit软件，但不限于Revit软件，只要可以实现相同或近似功能的软件均可。在S02建立参数化部件模型步骤中，可保持各部件模型的原点一致，参数规则统一；在赋参数过程中，可根据连续梁的设计图纸，将连续梁的参数整理为数据文件直接导入参数化建模软件，可以快速自动地生成参数化的梁段BIM模型。
当梁段的BIM模型建立完成后，在S1参数获取步骤中，可直接由已建立的梁段BIM模型获取挂篮设计所需的参数，这些参数包括但不限于：几何尺寸参数、力学指标参数、外部荷载参数、自然环境条件参数和材料性能指标参数。
在一些实施例中，在S1参数获取步骤中，通过受力分析确定梁段BIM模型中对设计构件最不利工况的梁段，获取最不利工况的梁段的BIM模型的参数用于后续挂篮设计。在连续梁的施工过程中，连续梁分为多个梁段进行施工，挂篮的主要作用是采用悬臂法施工每节梁段，因此，挂篮设计必须要考虑每节不同梁段施工的最不利工况。例如，基于已经建立的参数化的部件模型，分别求出各部件（例如，底板111、腹板112、翼缘板113、顶板114、齿形块、横隔板17）弯矩最大段和质心，确定最不利工况的梁段（通常为弯矩最大段），以此梁段的BIM模型的参数为基础进行挂篮的设计计算。
挂篮的结构形式众多，按照结构形式分类，包括：型钢式挂篮、桁架式挂篮、斜拉式挂篮、弓弦式挂篮、滑动斜拉式挂篮、菱形挂篮等；其中，最常用的是菱形挂篮，图4为菱形挂篮的结构示意图。
在一些实施例中，在S2挂篮模块化步骤中，作为挂篮的分解方案之一，如图4和图5所示，将挂篮2分解为至少包括模板系统21、吊挂系统22、主桁系统23、走行系统24和锚固系统25，可以理解的是，在一些实施例中，还包括其它系统，例如还包括安全防护系统26和附属构件系统。可以理解的是，在图4中仅示出了单箱连续梁1的一部分，并未示意出完整的单箱连续梁1，仅用于表示挂篮2和单箱连续梁1的配合方式。
每个系统中包括多种不同形式的构件，例如，如图6所示，将模板系统21分解为至少包括：底模211、侧模212、芯模213、内外滑梁214等；如图7和图8所示，将吊挂系统22分解为至少包括：上横梁221、吊带（包括上吊带222、中吊带223、下吊带224）、前托梁225、吊带调整支座226、吊带吊架227等；如图9所示，将主桁系统23分解为至少包括：主桁架231、中门架232、节点箱233等；如图10和图11所示，将走行系统24分解为至少包括：反扣轮装置241、行走轨道242、走行轨道垫梁243、滑移支座244等；如图12和图13所示，将锚固系统25分解为至少包括：后锚梁251、后锚调整梁252、后锚杆253、主桁下弦杆254、反扣或正压滚轮装置255、行走轨道梁256、锚固钢筋257等；如图14所示，将安全防护系统26分解为至少包括：主桁顶部261、上横梁顶部262、前后托梁外部等安全防护263、上下安全通道264、维修平台265、临时爬梯266等。挂篮以上各构件的具体结构可参考现有技术，本申请不做赘述。
此外，每种构件是由各种零件单元所组成的，在S2挂篮模块化步骤中，每个构件包括多个不同形式的零件单元。例如，挂篮模板系统中的底模、侧模和芯模由例如面板、纵肋、横梁、纵梁和桁架等零件单元所构成。在一些实施例中，将挂篮各系统细分为98个零件单元，部分零件单元的划分如表1所示。
表1数据库中部分零件单元及材料
基于以上对于挂篮的模块化分解，可以构建挂篮各系统、各构件及各零件单元的数据库。在一些实施例中，挂篮设计方法还包括S21构建数据库的步骤：构建包含挂篮的结构形式、对应各构件的构件模块和对应各零件单元的零件单元模块的数据库，在每个构件模块中存储了对应构件的结构数据和计算数据，在每个零件单元模块内存储有对应零件单元的型号、结构形式和参数。
在步骤S21中构建用于挂篮设计的庞大的数据库，在该数据库中存储有挂篮的各种结构形式以及挂篮分解后的各构件模块及零件单元模块，可以涵盖挂篮30%以上常见的结构形式及所对应的构件和零件单元。在挂篮设计过程中，可以根据所需要的挂篮的结构，在数据库中选择已有的零件单元及构件进行组合而无需在每次设计中都重新构建，大大提高了挂篮设计的效率，缩短了设计周期。
另外，在一些实施例中，数据库中还包括存储了连续梁和挂篮常用材料信息的材料库。例如，混凝土、圆钢、精轧螺纹钢筋、钢板、木板、竹胶板、管材、带钢、槽钢、H钢、工字钢和角钢，对材料进行编码，并嵌入其性能参数值。
在各构件模块的结构数据中存储有相应构件的结构参数，在计算数据中存储有相应构件的结构力学计算公式，在后续计算和建模过程中，直接调用数据库中数据即可。将挂篮结构进行最小单元的分解，每种零件单元都可以是已经标准化的标准件，其具有特定的型号和参数，在后续构件的计算和建模过程中，可以直接选择所需型号的零件单元模块，并根据所选择的零件单元模块中的参数对所设计构件进行计算并进行自动建模。
通过构建包含各种零件单元模块、构件单元模块和材料库的数据库，将各种结构形式的挂篮的结构和计算进行标准化，对于在数据库中已存在的模块，在后续计算和建模过程中，仅需保证参数调用准确即可实现快速计算。此外，数据库中的模块还可以根据需要自行进行编辑或添加。
在一些实施例中，构件模块中的结构数据采用替代模块建模方法进行存储和建立，具体地：在S21构建数据库的步骤中，将各构件用轴线绘制成结构框架进行存储；在建立挂篮的最终BIM模型步骤中，将轴线替换成相应构件的实际结构模型。在数据库中存储各类构件的结构形式时，参数化模型的创建难度较大，周期长，且部分结构单纯依靠参数化模型无法创建或创建效果不好，因此开发了替代模块建模方法，此方法对模块中的结构形式进行创建和修改时较为简便，时间短，提高了效率。
在一些实施例中，利用参数化建模软件构建数据库，每个构件模块中的结构数据包括一个参数化模型文件和一个计算脚本文件，其中，参数化模型文件用来存储结构形式，计算脚本文件用来传递参数。参数化建模软件包括但不限于Revit软件，依托Revit软件平台实现数据库的构建，实现内置模块调用和新增模块的便捷性，为模块化方案提供了基础。利用Revit软件内置模块，调用模块并生成模型的方法为已知方法，本申请不做赘述。
在一些实施例中，针对构件的结构形式为二维结构的构件模块，其计算数据中存储有结构力学计算公式；针对构件的结构形式为三维结构的构件模块时，其计算数据中存储有有限元方法。其中，结构力学计算公式和有限元方法均为已知公式和方法。
在一些实施例中，利用参数化建模软件解析计算脚本，将结构力学计算公式和有限元计算方法封装成节点包，形成节点库，在计算过程中调用节点库中相应的计算方法进行计算。
在本申请的一些实施例中，针对三维构件模块调用有限元软件进行有限元模型的自动建模与计算。有限元软件包括但不限于Robot有限元软件。Robot有限元软件自身包含了丰富的接口，采用Robot有限元软件作为有限元计算内核，可通过编程快速将计算内核进行融合。
基于以上所构建的数据库，在S6优化迭代步骤中，在数据库中选择不同型号的零件单元模块，并根据择的零件单元模块中的参数，调用数据库中当前设计构件的构件模块中的数据进行计算，直至满足挂篮的结构设计规范要求和成本最低要求。
在一些实施例中，挂篮采用参数化设计，在S6优化迭代步骤中，提取挂篮结构的特征参数，通过特征参数在有限元中构造出挂篮的有限元模型并基于有限元模型进行计算，将计算结果提取出来并以参数的形式反向传递至挂篮的初步BIM模型，进行参数的修改，直至获得优化后的挂篮参数数据。现有传统的挂篮设计，一般先在CAD或者BIM软件中，设计初步的挂篮模型，然后在有限元软件中，重新建模进行结构计算，计算的结果，再人工返回CAD或者BIM模型进行调整，这个过程中BIM模型和有限元模型，是独立且不贯通的两种模型，在本实施例中，在挂篮设计的优化过程中，实现了BIM模型与有限元模型的信息交互和贯通，通过有限元计算来修改和调整BIM模型，无需单独对BIM模型和有限元模型分别进行修改，提高了计算的精确度和效率。
在S6优化迭代步骤中，挂篮的结构设计规范要求通常为挂篮在浇筑混凝土时抗倾覆验算安全系数()大于等于2，且挂篮总重量与梁段混凝土重量之比为0.3~0.5；其中，/>为使锚固系统稳定的总力矩标准值；/>为使锚固系统失效的总力矩标准值。
经过优化迭代步骤后，采用优化后的挂篮参数数据对挂篮BIM模型进行调整，获得挂篮的最终BIM模型，如图15所示.
在一些实施例中，在S7建立挂篮的最终BIM模型步骤之后，还包括S8图纸输出步骤：根据挂篮的最终BIM模型，生成挂篮的设计图纸并输出。通过三维模型可直接生成二维图纸，作为最终的设计图纸，通用性强。
在一些实施例中，在S7建立挂篮的最终BIM模型步骤之后，还包括S9计算书输出步骤：根据挂篮的设计过程中整个计算的计算过程，生成对应的计算书。计算书可通过计算机自主编写，无需人工编写，省时省力。
另外，本申请第一方面实施例所提供的基于BIM的挂篮设计方法可以由计算机设备来实现。图16为根据本申请实施例的计算机设备的结构示意图。
该计算机设备可以包括至少一个处理器31以及存储有程序指令的存储器32。
具体地，上述处理器可以包括中央处理器（CPU），或者特定集成电路（ApplicationSpecific Integrated Circuit，简称为ASIC），或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
其中，存储器32可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器32可包括硬盘驱动器（Hard Disk Drive，简称为HDD）、软盘驱动器、固态驱动器（SolidState Drive，简称为SSD）、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线（Universal SerialBus，简称为USB）驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器32可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中，存储器32是非易失性（Non-Volatile）存储器。在特定实施例中，存储器32包括只读存储器（Read-Only Memory，简称为ROM）和随机存取存储器（Random Access Memory，简称为RAM）。在合适的情况下，该RAM可以是静态随机存取存储器（Static Random-Access Memory，简称为SRAM）或动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory，简称为DRAM），其中，DRAM可以是快速页模式动态随机存取存储器（Fast Page Mode Dynamic Random Access Memory，简称为FPMDRAM）、扩展数据输出动态随机存取存储器（Extended Date Out Dynamic Random Access Memory，简称为EDODRAM）、同步动态随机存取内存（Synchronous Dynamic Random-Access Memory，简称SDRAM）等。
存储器32可以用来存储或者缓存需要处理和/或通信使用的各种数据文件，以及处理器31所执行的可能的计算机程序指令。
处理器31通过读取并执行存储器32中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种基于BIM的挂篮设计方法。
在其中一些实施例中，该计算机设备还可包括通信接口33和总线30。其中，如图8所示，处理器31、存储器32、通信接口33通过总线30连接并完成相互间的通信。
通信接口33用于实现本申请实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。通信端口33还可以实现与其他部件例如：外接设备、图像/数据采集设备、数据库、外部存储以及图像/数据处理工作站等之间进行数据通信。
总线30包括硬件、软件或两者，将计算机设备的部件彼此耦接在一起。总线30包括但不限于以下至少之一：数据总线（Data Bus）、地址总线（Address Bus）、控制总线（Control Bus）、扩展总线（Expansion Bus）、局部总线（Local Bus）。举例来说而非限制，总线30可包括图形加速接口（Accelerated Graphics Port，简称为AGP）或其他图形总线、增强工业标准架构（Extended Industry Standard Architecture，简称为EISA）总线、前端总线（Front Side Bus，简称为FSB）、超传输（Hyper Transport，简称为HT）互连、工业标准架构（Industry Standard Architecture，简称为ISA）总线、无线带宽（InfiniBand）互连、低引脚数（Low Pin Count，简称为LPC）总线、存储器总线、微信道架构（Micro ChannelArchitecture，简称为MCA）总线、外围组件互连（Peripheral Component Interconnect，简称为PCI）总线、PCI-Express（PCI-X）总线、串行高级技术附件（Serial AdvancedTechnology Attachment，简称为SATA）总线、视频电子标准协会局部（Video ElectronicsStandards Association Local Bus，简称为VLB）总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线30可包括一个或多个总线。尽管本申请实施例描述和示出了特定的总线，但本申请考虑任何合适的总线或互连。
另外，结合上述实施例中的基于BIM的挂篮设计方法，本申请实施例可提供一种计算机可读存储介质来实现。该计算机可读存储介质为非暂时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种基于BIM的挂篮设计方法。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种基于BIM的挂篮设计方法，所述挂篮用于连续梁的施工过程中，其特征在于，所述设计方法包括以下步骤：
参数获取步骤：获取挂篮设计所需的参数；
挂篮模块化步骤：将挂篮的结构分解为多个单独的设计模块，可通过在所述多个设计模块中选择若干个设计模块进行组合而形成不同结构的挂篮；
选择步骤：根据所述连续梁的结构，选择与所述连续梁的结构相适配的挂篮的结构及所需的设计模块；
计算步骤：根据所述参数获取步骤中获取的所述挂篮设计所需的参数，采用结构力学计算方法和/或有限元计算方法，分别计算各所述设计模块的参数；
建立挂篮的初步BIM模型步骤：基于所计算的各所述设计模块的参数，建立各所述设计模块的模型及所述挂篮的初步BIM模型：
优化迭代步骤：将所述挂篮的初步BIM模型转换为有限元模型进行计算，并将计算结果反馈至所述挂篮的初步BIM模型进行结构调整，不断进行迭代计算，在满足所述挂篮的结构设计规范要求的前提下，选择成本最低的计算结果作为优化后的挂篮参数数据；
获得挂篮的最终BIM模型步骤：根据所述优化后的挂篮参数数据调整后的挂篮BIM模型为挂篮的最终BIM模型；
其中，所述挂篮采用参数化设计，在所述优化迭代步骤中，提取挂篮结构的特征参数，通过所述特征参数在有限元中构造出所述挂篮的有限元模型并基于所述有限元模型进行计算，将计算结果提取出来并以参数的形式反向传递至所述挂篮的初步BIM模型，进行参数的修改，直至获得所述优化后的挂篮参数数据。
2.根据权利要求1所述的基于BIM的挂篮设计方法，其特征在于，还包括建立参数化梁段模型步骤：根据连续梁的设计图纸，获取所述连续梁的参数，输入所述连续梁的参数，建立参数化的梁段BIM模型；在所述参数获取步骤中，由所述梁段BIM模型中获取所述挂篮设计所需的参数。
3.根据权利要求1所述的基于BIM的挂篮设计方法，其特征在于，在所述挂篮模块化步骤中，将所述挂篮分解为至少包括模板系统、吊挂系统、主桁系统、走行系统和锚固系统，每个系统包括多种不同形式的构件，每个构件包括多个不同形式的零件单元。
4.根据权利要求3所述的基于BIM的挂篮设计方法，其特征在于，还包括构建数据库的步骤：构建包含所述挂篮的结构形式、对应各所述构件的构件模块和对应各所述零件单元的零件单元模块的数据库，在每个所述构件模块中存储了对应构件的结构数据和计算数据，在每个所述零件单元模块内存储有对应零件单元的型号、结构形式和参数；在所述优化迭代步骤中，在数据库中选择不同型号的所述零件单元模块，并根据所选择的零件单元模块中的所述参数，调用所述数据库中当前设计构件的所述构件模块中的数据进行计算，直至满足所述挂篮的结构设计规范要求和成本最低要求。
5.根据权利要求4所述的基于BIM的挂篮设计方法，其特征在于，所述构件模块中的结构数据采用替代模块建模方法进行存储和建立，具体地：在所述构建数据库的步骤中，将各所述构件用轴线绘制成结构框架进行存储；在所述建立挂篮的最终BIM模型步骤中，将轴线替换成相应构件的实际结构模型。
6.根据权利要求1所述的基于BIM的挂篮设计方法，其特征在于，在所述参数获取步骤中获取的所述挂篮设计所需的参数包括：几何尺寸参数、力学指标参数、外部荷载参数、自然环境条件参数和材料性能指标参数。
7.根据权利要求1所述的基于BIM的挂篮设计方法，其特征在于，在所述建立挂篮的最终BIM模型步骤之后还包括以下步骤：
图纸输出步骤：根据所述挂篮的最终BIM模型，生成所述挂篮的设计图纸并输出；
计算书输出步骤：根据所述挂篮的设计过程中整个计算的计算过程，生成对应的计算书。
8.一种计算机设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；
存储器，以及
存储在所述存储器上的程序指令，所述程序指令被所述处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的基于BIM的挂篮设计方法。
9.一种非暂时性计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，其特征在于，所述程序指令被至少一个处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的基于BIM的挂篮设计方法。
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