CN117150602A - 一种基于bim的模块化建筑力学模拟分析方法和系统 - Google Patents

一种基于bim的模块化建筑力学模拟分析方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于BIM的模块化建筑力学模拟分析方法和系统，方法包括：获取模块化建筑数据信息，基于所述模块化建筑数据信息构建模块化建筑BIM模型；基于所述模块化建筑BIM模型进行模块化建筑力学分析，生成受力分析数据；确定环境影响参数，将所述环境影响参数、所述受力分析数据和所述模块化建筑BIM模型进行拟合，构建模块化建筑模拟模型；采集实时环境影响参数数据，输入所述模块化建筑模拟模型进行模块化建筑力学模拟分析。本发明能够实现模块化建筑的工程模型的有效构建，通过模拟模块化建筑力学，提高对模块化建筑受力分析的准确性。

Description

一种基于BIM的模块化建筑力学模拟分析方法和系统
技术领域
本发明涉及建筑力学模拟分析技术领域，特别是涉及一种基于BIM的模块化建筑力学模拟分析方法和系统。
背景技术
模块化建筑是一种将建筑分成若干空间模块，采用工厂批量化生产，再将这些模块构件运至建造现场，直接吊装、拼接并安装的建筑技术。与传统建筑项目，模块化建筑具有有效缩短建造现场施工周期、降低建造现场的用工数量、降低了建筑垃圾等优点，而随着社会的发展、进步，以及人们对绿色、环保、节能理念的追求，使得模块化建筑越来越多的被认可和接受，尤其是近十年，多层、中高层、超高层模块化房屋的发展和需要也越来越广泛。而模块化建筑的受力稳定性也就成为了人们密切关注的问题，受力稳定性越高对应的抗地震或其它因素的程度就越高，如此，可以针对不同区域的地震或其它因素的影响，进行不同的模块化建筑建设，或针对已经建设形成的模块化建筑物进行相应的应急预案等。
BIM技术即建筑信息模型建造技术，用于根据综合各类建筑工程项目信息来建立三维建筑模型。应用BIM技术除能够建立建筑模型以外，更主要的是其应用会贯穿于建筑程项目的整个生命周期，并进行信息融合，从而实现向先进集约型施工方式的转变。目前，BIM技术在我国建筑工程开发利用中起重要作用。在规划方面，可以利用BIM技术从宏观上协调配合城市的整体发展，从微观上模拟分析各技术指标来论证建筑规划的可行性；在设计方面，运用BIM技术设计出良好性能的建筑物，可以直观设计环境，复杂区域可以从模型中直接出图。检测等工作可以给施工阶段的高效实施提供保障。BIM在施工方面，可以在施工前期进行模拟施工，调整机电设备安装及管线安装顺序，提高安装效率及准确度，并且能够分析跟进施工进度，提高项目管理的效率，确定最佳的施工方案。在运营维护方面，运用BIM形成的建筑信息数据库可以为建筑后期的运营维护提供保障，可运用项目信息集成系统整合各类相关信息，进行设备维护管理及应急处理，在突发情况下能够提供最有效的人员疏散逃生路线。
但是目前应用BIM技术分析模块化建筑的受力稳定性大大受限，如何有效的构建模块化建筑的工程模型并实现基于BIM模型的受力分析，是目前亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于BIM的模块化建筑力学模拟分析方法和系统，实现模块化建筑的工程模型的有效构建，通过模拟模块化建筑力学，提高对模块化建筑受力分析的准确性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于BIM的模块化建筑力学模拟分析方法，包括：
获取模块化建筑数据信息，基于所述模块化建筑数据信息构建模块化建筑BIM模型；
基于所述模块化建筑BIM模型进行模块化建筑力学分析，生成受力分析数据；
确定环境影响参数，将所述环境影响参数、所述受力分析数据和所述模块化建筑BIM模型进行拟合，构建模块化建筑模拟模型；
采集实时环境影响参数数据，输入所述模块化建筑模拟模型进行模块化建筑力学模拟分析。
优选地，所述模块化建筑数据信息包括：模块化建筑结构数据信息、模块化建筑材料数据信息和标记位置数据信息。
优选地，所述模块化建筑结构数据信息包括：整体模块化建筑的结构数据信息，模块化建筑中每个模块以及模块之间连接件的结构数据信息；
所述模块化建筑材料数据信息包括：模块化建筑的建筑材料数据信息以及模块之间连接件的材料数据信息；
所述标记位置数据信息包括：所述建筑材料数据信息在建筑材料中对应的建筑位置，以及所述连接件的材料数据信息在连接件材料中对应的连接件位置。
优选地，基于所述模块化建筑数据信息构建模块化建筑BIM模型包括：
基于所述模块化建筑结构数据信息构建基层模型，按照所述标记位置数据信息和所述模块化建筑材料数据信息，在所述基层模型中标记相应位置的建筑材料和连接件材料，搭建所述模块化建筑BIM模型。
优选地，基于所述模块化建筑BIM模型进行模块化建筑力学分析，生成受力分析数据包括：
对所述模块化建筑BIM模型进行网格简化重构，将简化后的模块化建筑BIM模型导入受力分析软件，对模块化建筑受力情况以及连接件受力情况进行分析，生成所述受力分析数据。
优选地，确定所述环境影响参数包括：
采集预设年限的原始气象资料和原始地质资料，并提取所述原始气象资料中的气象要素，以及所述原始地质资料中的地质要素；
对所述气象要素和所述地质要素进行累计分布函数统计，提取关键气象要素和关键地质要素，确定所述环境影响参数。
优选地，将所述环境影响参数、受力分析数据和模块化建筑BIM模型进行拟合，构建模块化建筑模拟模型包括：
将所述受力分析数据和所述模块化建筑BIM模型进行拟合，构建模块化建筑仿真模型；
将所述环境影响参数和模块化建筑仿真模型进行拟合，并预设时间阈值，对所述模块化建筑仿真模型进行动态预测和受力模拟，构建所述模块化建筑模拟模型。
为进一步实现上述目的，本发明还提供了一种基于BIM的模块化建筑力学模拟分析系统，包括：建筑数据采集模块、BIM模型构建模块、受力分析模块、环境参数采集模块、模拟模型构建模块和受力分析模拟模块；
所述建筑数据采集模块，用于采集模块化建筑数据信息，并将所述模块化建筑数据信息传输至BIM模型构建模块；
所述BIM模型构建模块，用于基于所述模块化建筑数据信息构建模块化建筑BIM模型；
所述受力分析模块，用于基于所述模块化建筑BIM模型结合受力分析软件进行模块化建筑的受力分析，生成受力分析数据；
所述环境参数采集模块，用于确定环境影响参数，并采集实时环境影响参数数据；
所述模拟模型构建模块，用于将所述受力分析数据、所述环境影响参数和所述模块化建筑BIM模型进行拟合，构建模块化建筑模拟模型；
所述受力分析模拟模块，用于将所述实时环境影响参数数据输入所述模块化建筑模拟模型进行受力分析模拟。
本发明的有益效果为：
本发明基于BIM技术构建模块化建筑BIM模型，不仅提高模型分析效率，同时节省建模时间；通过模块化建筑BIM模型结合受力分析软件，对建筑的内部构造进行力学受力分析，并将受力分析数据与模块化建筑BIM模型拟合构建模块化建筑模拟模型，结合环境影响参数的输入，能够直观演绎出环境影响下的建筑模型的受力情况，提高对模块化建筑受力分析的准确性；进一步能够模拟出随着时间递进或者环境变化对模块化建筑以及其连接件造成的影响，便于模块化建筑施工技术的改进，以及能够及时对现有模块化建筑进行维护，确保安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种基于BIM的模块化建筑力学模拟分析方法流程图；
图2为本发明实施例的一种基于BIM的模块化建筑力学模拟分析系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本实施例提供了一种基于BIM的模块化建筑力学模拟分析方法，如图1所示，包括：
S1.采集模块化建筑数据信息，构建模块化建筑BIM模型
预设采集装置采集模块化建筑数据信息，采集装置至少包括：激光测量仪器、经纬仪和电子测距仪；模块化建筑数据信息包括：模块化建筑结构数据信息、模块化建筑材料数据信息和标记位置数据信息。
其中，模块化建筑结构数据信息包括整体模块化建筑的坡度、高度、宽度、长度和形状数据信息，以及模块化建筑中每个模块的坡度、高度、宽度、长度和形状数据信息，每个模块在整体模块化建筑中的位置、方向数据信息，以及模块之间的连接件所在位置、结构数据信息。
模块化建筑材料数据信息包括模块化建筑的建筑材料数据信息以及模块之间的连接件材料数据信息，包括尺寸、材质、弹性模量、泊松比、粘聚力等。
标记位置数据信息包括建筑材料数据在建筑材料中对应的建筑位置，以及连接件材料数据在连接件材料中对应的连接件位置。
基于BIM技术构建模块化建筑BIM模型，具体包括：
采用Revit软件，基于模块化建筑结构数据信息构建基层模型，按照标记位置数据信息和模块化建筑材料数据信息，在基层模型中标记相应位置的建筑材料和连接件材料，建立模块化建筑模型的不同节点，模块化建筑的边界条件和约束的施加点等，以此搭建模块化建筑BIM模型。
S2.基于模块化建筑BIM模型进行模块化建筑力学分析，生成受力分析数据
将模块化建筑BIM模型通过网格简化系统进行重构，将简化后的模块化建筑BIM模型导入受力分析软件，对模块化建筑受力情况以及连接件受力情况进行受力分析，获取受力点情况和受力应力云图情况，生成受力分析数据。
S3.将受力分析数据和模块化建筑BIM模型进行拟合，构建模块化建筑模拟模型
采集预设年限的原始气象资料和原始地质资料，并提取原始气象资料中的气象要素，以及原始地质资料中的地质要素，其中，气象要素至少包括温度、风速和太阳辐射，地质要素至少包括岩性、构造、水文地质条件和地表地质作用。
进一步对气象要素和地质要素进行累计分布函数统计，提取关键气象要素和关键地质要素，确定环境影响参数；对环境影响参数进行模拟格式转换，生成环境模拟模型。
将受力分析数据和模块化建筑BIM模型进行拟合，构建模块化建筑仿真模型，将环境模拟模型和模块化建筑仿真模型进行拟合，并预设时间阈值，对模块化建筑仿真模型进行动态预测和受力模拟，构建模块化建筑模拟模型。
S4.采集实时环境影响参数，输入模块化建筑模拟模型进行受力分析模拟，获取模块化建筑的受力分析结果，判断模块化建筑的受力稳定性，预测环境变化对模块化建筑受力的影响，进而可能造成的建筑发生位移、毁坏等。
为进一步优化技术方案，本实施例还提供了一种基于BIM的模块化建筑力学模拟分析系统，如图2所示，包括：
建筑数据采集模块，用于预设采集装置并采集模块化建筑数据，将模块化建筑数据传输至BIM模型构建模块；
BIM模型构建模块，用于基于模块化建筑数据构建模块化建筑BIM模型；
受力分析模块，用于基于模块化建筑BIM模型结合受力分析软件进行模块化建筑的受力分析，生成受力分析数据；
环境参数采集模块，用于采集预设年限的原始气象资料和原始地质资料，确定环境影响参数，以及采集实时环境影响参数数据；
模拟模型构建模块，用于将受力分析数据、环境影响参数和模块化建筑BIM模型进行拟合，构建模块化建筑模拟模型；
受力分析模拟模块，用于将实时环境影响参数数据输入模块化建筑模拟模型进行受力分析模拟。
本发明基于BIM技术构建模块化建筑BIM模型，不仅提高模型分析效率，同时节省建模时间；通过模块化建筑BIM模型结合受力分析软件，对建筑的内部构造进行力学受力分析，并将受力分析数据与模块化建筑BIM模型拟合构建模块化建筑模拟模型，结合环境影响参数的输入，能够直观演绎出环境影响下的建筑模型的受力情况，提高对模块化建筑受力分析的准确性；进一步能够模拟出随着时间递进或者环境变化对模块化建筑以及其连接件造成的影响，便于模块化建筑施工技术的改进，以及能够及时对现有模块化建筑进行维护，确保安全性。
以上所述的实施例仅是对本发明优选方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于BIM的模块化建筑力学模拟分析方法，其特征在于，包括：
获取模块化建筑数据信息，基于所述模块化建筑数据信息构建模块化建筑BIM模型；
基于所述模块化建筑BIM模型进行模块化建筑力学分析，生成受力分析数据；
确定环境影响参数，将所述环境影响参数、所述受力分析数据和所述模块化建筑BIM模型进行拟合，构建模块化建筑模拟模型；
采集实时环境影响参数数据，输入所述模块化建筑模拟模型进行模块化建筑力学模拟分析。
2.根据权利要求1所述的基于BIM的模块化建筑力学模拟分析方法，其特征在于，所述模块化建筑数据信息包括：模块化建筑结构数据信息、模块化建筑材料数据信息和标记位置数据信息。
3.根据权利要求2所述的基于BIM的模块化建筑力学模拟分析方法，其特征在于，所述模块化建筑结构数据信息包括：整体模块化建筑的结构数据信息，模块化建筑中每个模块以及模块之间连接件的结构数据信息；
所述模块化建筑材料数据信息包括：模块化建筑的建筑材料数据信息以及模块之间连接件的材料数据信息；
所述标记位置数据信息包括：所述建筑材料数据信息在建筑材料中对应的建筑位置，以及所述连接件的材料数据信息在连接件材料中对应的连接件位置。
4.根据权利要求1所述的基于BIM的模块化建筑力学模拟分析方法，其特征在于，基于所述模块化建筑数据信息构建模块化建筑BIM模型包括：
基于所述模块化建筑结构数据信息构建基层模型，按照所述标记位置数据信息和所述模块化建筑材料数据信息，在所述基层模型中标记相应位置的建筑材料和连接件材料，搭建所述模块化建筑BIM模型。
5.根据权利要求1所述的基于BIM的模块化建筑力学模拟分析方法，其特征在于，基于所述模块化建筑BIM模型进行模块化建筑力学分析，生成受力分析数据包括：
对所述模块化建筑BIM模型进行网格简化重构，将简化后的模块化建筑BIM模型导入受力分析软件，对模块化建筑受力情况以及连接件受力情况进行分析，生成所述受力分析数据。
6.根据权利要求1所述的基于BIM的模块化建筑力学模拟分析方法，其特征在于，确定所述环境影响参数包括：
采集预设年限的原始气象资料和原始地质资料，并提取所述原始气象资料中的气象要素，以及所述原始地质资料中的地质要素；
对所述气象要素和所述地质要素进行累计分布函数统计，提取关键气象要素和关键地质要素，确定所述环境影响参数。
7.根据权利要求1所述的基于BIM的模块化建筑力学模拟分析方法，其特征在于，将所述环境影响参数、受力分析数据和模块化建筑BIM模型进行拟合，构建模块化建筑模拟模型包括：
将所述受力分析数据和所述模块化建筑BIM模型进行拟合，构建模块化建筑仿真模型；
将所述环境影响参数和模块化建筑仿真模型进行拟合，并预设时间阈值，对所述模块化建筑仿真模型进行动态预测和受力模拟，构建所述模块化建筑模拟模型。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的基于BIM的模块化建筑力学模拟分析方法的模拟分析系统，其特征在于，包括：建筑数据采集模块、BIM模型构建模块、受力分析模块、环境参数采集模块、模拟模型构建模块和受力分析模拟模块；
所述建筑数据采集模块，用于采集模块化建筑数据信息，并将所述模块化建筑数据信息传输至BIM模型构建模块；
所述BIM模型构建模块，用于基于所述模块化建筑数据信息构建模块化建筑BIM模型；
所述受力分析模块，用于基于所述模块化建筑BIM模型结合受力分析软件进行模块化建筑的受力分析，生成受力分析数据；
所述环境参数采集模块，用于确定环境影响参数，并采集实时环境影响参数数据；
所述模拟模型构建模块，用于将所述受力分析数据、所述环境影响参数和所述模块化建筑BIM模型进行拟合，构建模块化建筑模拟模型；
所述受力分析模拟模块，用于将所述实时环境影响参数数据输入所述模块化建筑模拟模型进行受力分析模拟。
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