[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

本發明公開了一種基于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；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；修正步驟B中的柔性拉索實體模型；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；通過有限元軟件ANSYS對擬合面誤差進行結構分析。本發明彌補了柔性構件的預拼裝的空白，解決了實際工程中定尺定長拉索的生產核心問題：索長是否滿足設計的質檢要求，提出了一套完整的車輻式索桁架的數字模擬預拼裝過程。

技術領域

本發明涉及鋼結構加工生產產品質量檢測領域，尤其具體涉及一種基于BIM模型的車輻式索桁架結構數字模擬預拼裝方法。

背景技術

鋼結構加工廠對生產出的構件預拼裝，已成為一道檢驗加工質量的必要工序。但是由于場地的局限性、時間和成本的限制，無法進行實際的實體預拼裝，因此數字模擬預拼裝技術，通過計算機仿真模擬復雜結構的預拼裝過程，已成為目前亟待研究的問題。

車輻式索桁架屋蓋結構具有結構輕盈、外觀新穎、自重輕、剛度大的特點，工程應用愈加廣泛。這些具有空間關聯性的拉索制作、安裝控制難度均比較大，位置精度要求較高。

車輻式索桁架屋蓋結構施工方法大多采用整體提升同步張拉的方法，采用牽引工裝，當徑向索索頭用銷栓連接到剛性環梁上的耳板孔，方可算結構安裝到位。又因為車輻式索桁架屋蓋結構中拉索多為定尺定長下料，故索頭與耳板孔的坐標偏差程度，是影響結構力學性能的關鍵因素之一。

與剛性構件的預拼裝相比，由于拉索有預應力的存在，必然會導致拉索自身發生變形，故拉索的實測模型的局部坐標確定成為一個難點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于為車輻式索桁架屋蓋結構提供一種數字模擬預拼裝方法。旨在解決車輻式索桁架無法進行實體預拼裝的問題。

本發明是這樣實現的，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，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。

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。

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。

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)。