[發明專利]基于建筑信息模型的鋼筋混凝土梁的設計方法和系統

在審

• 申請號: 201610944253.3
• 申請日: 2016-11-02
• 公開（公告）號: CN108021722A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 鄭展鵬;孟茂智
• 申請（專利權）人: 香港科技大學深圳研究院;香港科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06N3/12
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛

本發明公開一種基于建筑信息模型的鋼筋混凝土梁的設計系統，包括：提取模塊，用于從BIM模型中提取設計鋼筋所需的BIM模型信息，BIM模型信息包括鋼筋混凝土梁的負載信息、終端支撐信息和幾何信息；結構分析模塊，用于根據BIM模型信息來計算作用在鋼筋混凝土梁上的彎矩和剪切力；計算模塊，用于根據設計規范要求，將幾何信息、彎矩和剪切力轉換為設計鋼筋混凝土梁所需的鋼筋設計要求；優化模塊，用于根據設計規范要求，利用混合遺傳算法來優化鋼筋設計要求。由此提供的鋼筋選擇和排列既滿足了設計規范要求，又滿足了實現過程的快速、經濟以及全自動要求。

技術領域

本發明涉及鋼筋混凝土結構設計技術領域，特別涉及一種基于建筑信息模型的鋼筋混凝土梁的設計方法和系統。

背景技術

在鋼筋混凝土(RC)的結構設計中，鋼筋設計是一個重要的方面。在RC構件中提供的鋼筋，應該能夠承受施加在其上的設計負載，同時具有可構造性和安全經濟性。在一個典型的RC結構框架中，梁、板和柱是最基本的和常用的結構構件類型。其中，梁設計是結構框架設計的基本過程，而板和柱的設計過程是梁設計過程的延伸。因此，RC梁的結構設計對實現整個RC的結構設計非常重要。

通過手工計算或通過使用計算機軟件實現部分自動化，可以在執行區域內實現RC梁的結構設計的設計規范。但是，由于問題的繁瑣性和涉及大量的計算，手工計算有時候會產生錯誤。而部分自動化則要求人工輸入，因此也會導致錯誤。此外，雖然很多算法都滿足RC梁的鋼筋的設計規范需求。但是在確定鋼筋加固量之前，所有這些算法都沒有被檢查，因此導致一個不經濟的設計。此外，由于每個RC構件都需要特殊的鋼筋設計，因此在一個建筑中，RC構件越多，設計這些構件所需的時間就越多，計算過程非常耗時。

在現有技術中，通過使用遺傳算法(GA)來優化RC梁的鋼筋設計以最大限度地降低施工成本。然而，在使用遺傳算法(GA)的鋼筋設計中，并沒有考慮不同直徑的鋼筋的組合，也沒有考慮負載情況，因此并不能得到一個全局的優化方案。此外，為了最大限度地降低施工成本，人工神經網絡(ANN)被用于在單層和雙層RC梁中來優化鋼筋設計。ANN提供了優化算法但是結果僅限于一個RC構件中的鋼筋設計的最優百分比，并不能繼續計算鋼筋設計的細節(例如，鋼筋數量和直徑)，因此并不能用于施工現場。此外，上述方法也不能實現輸入數據(包括RC構件的負載情況，支撐情況和幾何信息)的自動化。

近來，建筑信息模型(BIM)技術發展迅速，使得數字3D BIM模型可被用于支持不同類型的工程分析。BIM提供了一個系統的方法，以在建筑物的整個生命周期中以數字格式來管理工程數據信息。因此，在建筑工程施工行業中，通過現有的BIM技術，開發一個可以克服在RC梁的結構設計中存在的上述局限性的框架具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于核電廠的安穩裝置輔助控制方法及系統以降低失穩對核安全的影響。

本發明為了達到上述目的，采用的技術方案是：一種基于建筑信息模型的鋼筋混凝土梁的設計系統，包括：

提取模塊，用于從BIM模型中提取設計鋼筋所需的BIM模型信息，所述BIM模型信息包括鋼筋混凝土梁的負載信息、終端支撐信息和幾何信息；

結構分析模塊，用于根據所述BIM模型信息來計算作用在所述鋼筋混凝土梁上的彎矩和剪切力；

計算模塊，用于根據設計規范要求，將所述幾何信息、所述彎矩和所述剪切力轉換為設計所述鋼筋混凝土梁所需的鋼筋設計要求；

優化模塊，用于根據所述設計規范要求，利用混合遺傳算法來優化所述鋼筋設計要求。

優選地，還包括：

更新模塊，用于根據優化的所述鋼筋設計要求來更新所述BIM模型，以自動創建鋼筋圖紙。

優選地，所述優化模塊包括：