[發(fā)明專利]基于BIM技術(shù)的超厚底板鋼筋支撐體系設(shè)計優(yōu)化系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010598802.2
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111737803B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周冀偉;武永在;楊曉毅;賽菡;孔巍;羅運平;王滔;陸明燚;金建斌;方海存;劉棟;卿小虎
• 申請（專利權(quán)）人: 中國建筑一局（集團）有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06T17/10;G06F119/14
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11369
• 代理人: 卞靜靜

1.基于BIM技術(shù)的超厚底板鋼筋支撐體系設(shè)計優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，包括：

1)基于項目施工CAD圖紙，建立超厚底板BIM模型，進行超厚底板的鋼筋排布，根據(jù)鋼筋規(guī)格和間距計算單位面積鋼筋荷載；

2)確定構(gòu)成鋼筋支撐體系的鋼材制成的橫梁、立柱的材質(zhì)與規(guī)格以及連接方式，計算鋼材的力學(xué)性能以及連接件的安全參數(shù)，在超厚底板的上下層鋼筋之間布置臨時鋼筋支撐體系，安全驗算橫梁的強度與撓度、立柱的長細比與穩(wěn)定性以及連接件的強度；

3)調(diào)整臨時鋼筋支撐體系的立柱縱橫間距，重復(fù)進行安全驗算，按照二分法求得最優(yōu)解，得出力學(xué)計算滿足安全要求的鋼材用量最省的鋼筋支撐體系；

安全驗算橫梁的強度與撓度、立柱的穩(wěn)定性以及連接件的強度包括：

S1、分別對頂層橫梁和中間層橫梁按照三跨連續(xù)梁進行強度與撓度驗算：

1)對于頂層橫梁：

①按照靜荷載和活荷載作為均布荷載計算橫梁的最大彎矩和變形，

靜荷載的計算值q₁＝1.2×G₁×L

活荷載的計算值q₂＝1.4×Q₁×L+1.4×Q₂×L

靜荷載的標(biāo)準(zhǔn)值q₁’＝G₁×L

活荷載的計算值q₂’＝Q₁×L+Q₂×L

G₁為頂層鋼筋的自重荷載，Q₁為施工人員荷載標(biāo)準(zhǔn)值，Q₂為施工設(shè)備荷載標(biāo)準(zhǔn)值，L為橫梁的縱橫間距，數(shù)值等同立柱的縱橫間距；

②計算三跨連續(xù)梁均布荷載作用下的跨中最大彎矩和支座最大彎矩，

跨中最大彎矩的計算值M_1max＝0.08q₁l²+0.101q₂l²

支座最大彎矩的計算值M_2max＝-0.10q₁l²-0.117q₂l²

l為立柱的縱橫間距；

取最大值[M_1max,M_2max]計算應(yīng)力進行強度驗算，

應(yīng)力的計算值σ＝M_max/W

W為橫梁的截面抵抗矩；

橫梁的應(yīng)力的計算值σ＜橫梁的抗彎強度設(shè)計值f即為通過；

③計算三跨連續(xù)梁均布荷載作用下的撓度，

撓度的計算值ν_max＝(0.677q₁’+0.990q₂’)l⁴/(100EI)

E為橫梁鋼材的彈性模量，I為橫梁的截面慣性矩；

撓度的計算值ν_max小于撓度閾值min(l/150，10mm)即為通過；

2)對于中間層橫梁：

①按照靜荷載作為均布荷載計算橫梁的最大彎矩和變形，

靜荷載的計算值q₁＝1.2×G₂×L

靜荷載的標(biāo)準(zhǔn)值q₁’＝G₁×L

G₂為上方層鋼筋的自重荷載；

②計算三跨連續(xù)梁均布荷載作用下的最大彎矩，

最大彎矩的計算值M＝0.1×q₁×l²

計算應(yīng)力進行強度驗算，

橫梁的應(yīng)力的計算值σ＝M/W

橫梁的應(yīng)力的計算值σ＜橫梁的抗彎強度設(shè)計值f即為通過；

③計算三跨連續(xù)梁均布荷載作用下的撓度，

撓度的計算值ν_max＝0.677q₁’l⁴/(100EI)

E為橫梁鋼材的彈性模量，I為橫梁的截面慣性矩；

撓度的計算值ν_max小于撓度閾值min(l/150，10mm)即為通過；

S2、立柱作為軸心受壓構(gòu)件進行長細比驗算和穩(wěn)定性驗算：

立桿的長細比的計算值λ＝h/i

i為截面回轉(zhuǎn)半徑，h為立柱步距；

立桿的長細比的計算值λ小于長細比容許值[λ]即為通過；

計算立柱對每層橫梁的最大支座反力，

最大支座反力的計算值N_max＝1.1×Σq₁×l+1.2×q₂×l

將每層橫梁給立柱的軸力疊加可得到，立柱最底部的軸力為N＝∑N_max；

立柱的壓應(yīng)力計算值σ＝N/φA

φ為軸心受壓桿件穩(wěn)定系數(shù)，A為立柱的截面積；

立柱的壓應(yīng)力計算值σ≤立桿的抗壓強度設(shè)計值[f]即為通過；

S3、分別對連接方式為焊接或扣件進行強度驗算：

計算橫梁最大支座反力，

橫梁最大支座反力計算值R＝_max(R₁,R₂)

R₁為橫梁最大支座反力，R₁＝1.1×q₁×l+1.2×q₂×l

R₂為中間層橫梁最大支座反力，R₂＝1.1×q₂×l，

①扣件抗滑移驗算

扣件抗滑移力計算值R_c＝k_c×8

k_c為扣件抗滑移驗算折減系數(shù)；

橫梁最大支座反力計算值R小于扣件抗滑移力計算值R_c即為通過；

②焊縫強度驗算

焊縫強度值R/(0.7×h_f×l_w)

h_f為角焊縫焊腳尺寸，l_w為角焊縫計算長度，

焊縫強度值R/(0.7×h_f×l_w)小于焊縫強度設(shè)計值即為通過；

得出力學(xué)計算滿足安全要求的鋼材用量最省的鋼筋支撐體系的具體方式為：

總用鋼梁重量＝[(A’/La’+1)×B’+(B’/Lb’+1)×A’]×m×g+[(A’/La’+1)×(B’/Lb’+1)]×每根立桿長度×m×g，

其中，A’和B’為橫梁的縱向長度和橫向長度，單位米，La’和Lb’為立柱的縱距和橫距，單位米，m為每米的質(zhì)量，可以直接讀值，g為重力加速度，取值為9.8N/kg。