[發明專利]一種基于BIM模型的車輻式索桁架結構數字模擬預拼裝方法

在審

• 申請號: 201910339942.5
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN110059428A
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 劉占省;張維廉;薛素鐸
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.一種基于BIM模型的車輻式索桁架結構數字模擬預拼裝方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

步驟A：在計算機中，獲得車輻式索桁架結構的預應力成型態BIM模型即柔性拉索的理論模型；

步驟B：通過三維掃描技術，獲得生產出的柔性拉索實體模型即柔性拉索的數字模型；

步驟C：修正步驟B中的柔性拉索實體模型；

步驟D：通過計算機對柔性拉索的理論模型和實體模型的擬合面的特征點進行坐標轉換，進而實現數字模擬預拼裝；

步驟E：通過有限元軟件ANSYS對擬合面誤差進行結構分析。

2.根據權利要求1所述的一種基于BIM模型的車輻式索桁架結構數字模擬預拼裝方法，其特征在于：所述的步驟A具體為：根據有限元軟件ANSYS提取預應力成型態節點位移，得到預應力成型態節點三維坐標，導入BIM模型中，建立車輻式索桁架預應力成型態的BIM三維模型，即BIM三維理論模型。

3.根據權利要求1所述的一種基于BIM模型的車輻式索桁架結構數字模擬預拼裝方法，其特征在于：所述的車輻式索桁架預應力成型態為車輻式索桁架屋蓋結構在施工張拉成型后的施工目標型態。

4.根據權利要求1所述的一種基于BIM模型的車輻式索桁架結構數字模擬預拼裝方法，其特征在于：所述的車輻式索桁架預應力成型態節點三維坐標為根據ANSYS提取預應力成型態節點位移值(Δx₁,Δy₁,Δz₁)，與找力前的對應的節點三維坐標(x₁’,y₁’,z₁’)進行計算(Δx₁+x₁’＝x₁,Δy₁+y₁’＝y₁,Δz₁+z₁’＝z₁)得到的三維坐標(x₁,y₁,z₁)。

5.根據權利要求1所述的一種基于BIM模型的車輻式索桁架結構數字模擬預拼裝方法，其特征在于：所述的車輻式索桁架預應力成型態BIM三維模型為Revit、Bentley或Catia等BIM三維可視化建模軟件，根據計算出的預應力成型態節點三維坐標，通過一定的建模技術手段，如Revit中建立基于線的公制常規族等，得到的BIM三維模型。

6.根據權利要求1所述的一種基于BIM模型的車輻式索桁架結構數字模擬預拼裝方法，其特征在于：通過三維掃描設備，對加工好的的柔性拉索構件進行掃描；柔性拉索是自然狀態下徑直放置；或者是在生產索道上張拉到設計預應力值狀態放置；或者是直接掃描下料時預應力張拉狀態，再分別掃描兩端索頭等；

重復步驟A-E獲取所有拉索的三維掃描模型，即拉索的實體模型。

7.根據權利要求1所述的一種基于BIM模型的車輻式索桁架結構數字模擬預拼裝方法，其特征在于：修正柔性拉索實體模型首先根據材料力學，柔性拉索為理想柔性，不承受壓力和彎矩；線彈性材料，符合胡克定律；計算得到柔性拉索的徑向伸長量，通過BIM軟件修正拉索實測模型成型態長度值；考慮平面內理論模型單根拉索變形角度，通過BIM軟件修整拉索實測模型成型態平面內單根拉索角度的變形。

8.根據權利要求1所述的一種基于BIM模型的車輻式索桁架結構數字模擬預拼裝方法，其特征在于：所述的平面內理論模型單根拉索變形角度，有帶索夾與無索夾兩種情況。

9.根據權利要求1所述的一種基于BIM模型的車輻式索桁架結構數字模擬預拼裝方法，其特征在于：選取擬合面為徑向索索頭與環梁耳板的接口處，特征擬合點選取每孔上下左右共八處，通過計算機對擬合面特征點坐標轉換實現數字模擬預拼裝。

10.根據權利要求1所述的一種基于BIM模型的車輻式索桁架結構數字模擬預拼裝方法，其特征在于：通過有限元軟件ANSYS，以改變柔性拉索長度的方式，模擬柔性拉索索頭與耳板孔的坐標誤差，從而通過數字模擬預拼裝準確判斷生產的柔性拉索對結構力學性能和結構整體變形的影響程度；

所述的通過有限元軟件ANSYS模擬索頭與耳板孔的坐標誤差的方式，是利用已有的坐標誤差，通過有限元軟件ANSYS等軟件，對徑向索升溫，強制節點位移等，來改變索長的方式。