一种复杂形体结构模板施工方法技术

本发明专利技术公开了一种复杂形体结构模板施工方法，包括如下步骤：建立异形体混凝土结构BIM模型；对结构变形进行有限元分析，判断是否需要预变形；计算结构预变形形状和预变形量；根据预变形计算结果调整结构模型，将预变形反映到模型中；将结构BIM模型中不规则形状表面展开并拼在一起；对拼好的多块不规则形状在电脑中进行整体统筹预裁分；对预裁分区域进行统一编号并建立模板三维模型；现场测量放样、加工模板；模板依据编号安装到位；模板形状、位置精度检验；模板拆除、整理统计板材信息再利用。本发明专利技术融合先进的BIM模型技术、有限元分析技术，将复杂形体空间结构模板系统化、信息化，形成了一套复杂结构模板施工方法，一定程度上提高了模板施工数字化，可有效避免模板材料的浪费，实现绿色环保节能。

A construction method of complex form structure formwork

The invention discloses a complex body structure template construction method, which comprises the following steps: the establishment of abnormity concrete structure BIM model; finite element analysis of structural deformation, determine whether the need to pre deformation; structural calculation of pre deformation shape and pre deformation; according to the pre deformation results of structural adjustment will be reflected in the model, pre deformation model in the BIM model; structure of irregular shape and surface development together; the multi block irregular shape assembled in the computer for the overall pre cut; uniform number of pre cutting area and the establishment of three-dimensional model of die plate; field measurement sampling, processing template; template based on the number of installed in place; the shape and position accuracy of template inspection; template removal and statistical sheet information reuse. The fusion BIM model technology, the finite element analysis technology, the complex spatial structure template system and information, forming a complex structure template construction method, to some extent improve the template construction of digital, can effectively avoid the template material waste, green environmental protection and energy saving.

【技术实现步骤摘要】
一种复杂形体结构模板施工方法
本专利技术涉及复杂形体现浇结构模板
，特别涉及一种大立体渐变空间异形薄壁现浇混凝土洞体模板安装方法，方法融合当今先进的BIM、有限元分析技术，可推广应用于各种规模复杂形体现浇结构施工领域。
技术介绍
当今社会，建筑行业模板发展越来越多样化，铝合金模板、PVC模板、钢模板等逐渐成为主流，模板发展逐渐向模块化、节约型发展，对于常规的民用建筑，模板周转率正在逐步提高；但是对于复杂的异形结构，如何实现保证模板的精度，提高模板周转率、模块化、信息化，进而实现降低成本，是一个比较棘手、难以实现的问题。对于现浇混凝土形式的风洞结构，洞体结构的模板施工是控制好洞体结构几何形状的关键环节。与普通建筑物不同，风洞体结构为大立体空间异形薄壁结构，其结构形状变化多样，模板废料率高、周转率低，现场拼装安装也较普通建筑困难，尤其是洞体收缩段部分的结构为空间曲面结构，曲面由气动工艺设计决定，曲面几何精度要求高，曲面模板加工定型和现场拼装难度极大，需要研制一种简单实用、经济快捷、推广型强的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种复杂形体结构模板施工方法，进而推广到任意复杂空间模板施工过程，上述目的是通过如下技术方案实现的。一种复杂形体结构模板施工方法，包括如下步骤：1）建立异形体混凝土结构BIM模型；2）对结构变形进行有限元分析，判断是否需要预变形；3）对于需要预变形的部分，计算结构预变形形状和预变形量；并根据预变形计算结果调整结构模型，将预变形反映到模型中；4）将结构BIM模型中不规则形状表面展开并拼在一起；5）对拼好的多块不规则形状在电脑中进行整体统筹预裁分；6）对预裁分区域进行统一编号并建立模板三维模型；7）现场测量放样、加工模板；8）模板依据编号安装到位；9）模板形状、位置精度检验；10）模板拆除、整理统计板材信息再利用。进一步的，步骤5）中所述的整体统筹预裁分的具体方法为利用BIM软件，将每一施工段结构的不规则形状表面展开，根据设定的板块单元的尺寸对多块不规则形状拼接成的总体形状在电脑中进行预裁分，所述板块单元为采购的新模板（成品板材）及现场可重复利用的旧模板，该方法包括以下步骤：a.裁分时以总体形状的一条最长边线为基准边线，将板块单元的一条直角边（即矩形的新模板的一条边或已切割过的旧板材的一条直角边）与基准边线重合或平行；b.以板块单元对总体形状处基准边线以外的边线进行覆盖，覆盖时遵循a中的要求，且以基准边线与相邻边线的交点为起点，逐个单元地进行覆盖，并使总体形状的边线处在板块单元的中部区域；一个板块单元覆盖完成后，板块单元分割为总体形状区域以外的子板块W和总体形状区域以内的子板块N；将子板块W移至总体形状内部，使处于内部的子板块W的斜边与之前覆盖的总体形状边线重合，并使子板块W与子板块N紧靠（紧密连接）在一起，如此完成每个单元板块对边线的覆盖和子板块移动操作，进而完成对总体形状边线附近区域的裁分；c.总体形状的边线覆盖完成后（沿边线区域的模板裁分工作已初步完成），总体形状中剩余区域的形状变为各个角（包括阴角和阳角）均为直角的多边形，然后继续对该部分区域进行裁分，裁分时依然遵循a中的要求，尽量减少裁分次数，尽量避免出现窄小板块。本专利技术专利的有益效果是：融合先进的BIM模型技术、有限元分析技术，将复杂立体空间结构模板系统化、信息化，形成了一套复杂结构模板施工方法，一定程度上提高了模板施工数字化，可有效避免模板材料的浪费，实现绿色环保节能，适应未来模板行业发展规律。附图说明图1是本专利技术模板施工流程图。图2是本专利技术总体形状边线附近裁分方法示意图。具体实施方式实施例1以下结合事例、附图对本专利技术作进一步的详细描述。如图1~2所示，1）建立异形体混凝土结构BIM模型根据洞体结构施工图纸，利用BIM平台软件（如CATIA、REVIT等）建立异形薄壁钢筋混凝土结构建筑信息模型，通过对模型进行碰撞检查和漫游检查审核图纸，提前发现图纸中的问题。2）对结构变形进行有限元分析，判断是否需要预变形a.将BIM模型中的结构模型导入到有限元分析软件中（如CATIA对应的ABAQUS，或REVIT对应的ROBOTSTRUCTUREANALYSIS），对导入的模型进行修改完善并施加结构约束和正常使用状况下的荷载。b.采用有限元方法，对结构在正常使用荷载作用下的变形进行分析，根据分析结果和结构形状精度要求，选出结构变形会导致结构形状偏差过大而不能满足设计精度指标要求的部分。3）计算结构预变形形状和预变形量：对于需要预变形的部分，将正常使用荷载等量反方向施加在结构上，计算出结构的变形值和变形后的形状，以该变形值和变形后的形状为初值，通过试算调整，最终确定合理的结构预变形值和形状，为结构模板支设提供参考。根据预变形计算结果调整结构模型：根据计算出的合理预变形值和形状，对BIM模型中的结构几何形状进行调整，将预变形反映到模型中。4）将结构BIM模型中不规则形状表面展开并拼在一起；5）对拼好的多块不规则形状在电脑中进行整体统筹预裁分整体统筹预裁分的具体方法为利用BIM软件，将每一施工段结构的不规则形状表面展开，根据设定的板块单元的尺寸对多块不规则形状拼接成的总体形状在电脑中进行预裁分，所述板块单元为采购的新模板及现场可重复利用的旧模板，该方法包括以下步骤：a.裁分时以总体形状的一条最长边线为基准边线，将板块单元的一条直角边（即矩形的新模板的一条边或已切割过的旧板材的一条直角边）与基准边线重合或平行；b.以板块单元对总体形状处基准边线以外的边线进行覆盖，覆盖时遵循a中的要求，以基准边线与相邻边线的交点为起点，逐个单元地进行覆盖，并使总体形状的边线尽量处在板块单元的中部区域；一个板块单元覆盖完成后，板块单元分割为总体形状区域以外的子板块W和总体形状区域以内的子板块N，将总体形状区域以外子板块W移至总体形状内部，使内部的子板块W的斜边与之前覆盖的总体形状边线重合，并使子板块W与子板块N紧密连接在一起，如此完成每个单元板块对边线的覆盖和子板块移动操作，进而完成对总体形状边线附近区域的裁分；c.总体形状的边线覆盖完成后（沿边线区域的模板裁分工作已初步完成），总体形状中剩余区域的形状变为各个角（包括阴角和阳角）均为直角的多边形，然后继续对该部分区域进行裁分，裁分时依然遵循a中的要求，尽量减少裁分次数，尽量避免出现窄小板块。6）对预裁分区域进行统一编号并建立模板三维模型对裁分后的各个板块进行编号，编号中尽量包含板块所属结构部分、位置范围、形状和尺寸等信息，便于统计、归类，为下一步模板实际裁分、加工和安装提供参考信息。根据结构模型和统筹预裁分方案，建立模板施工方案的三维信息模型，直观展示各个模板板块的形状、尺寸和安装位置，为模板施工提供依据。7）现场测量放样、加工模板选取放样场地，根据结构本身的坐标数据，结合利用有限元模型预变形分析结果，得出修正形状信息和尺寸数据来进行放样。本实施例中的抛物线曲率变化的收缩段结构，由于其顶板与底板曲率变化相同，两侧板曲率变化相同，施工中只需放出两条曲线。放样时根据结构预变形分析得出的优化模板模型获取的坐标，将木肋板加工成符合施工要求的曲面形状，木方依据背肋板的曲线及走向固定，将加工好的纵横肋板拼接成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复杂形体结构模板施工方法，其特征在于：包括如下步骤：1）建立异形体混凝土结构BIM模型；2）对结构变形进行有限元分析，判断是否需要预变形；3）对于需要预变形的部分，计算结构预变形形状和预变形量；并根据预变形计算结果调整结构模型，将预变形反映到模型中；4）将结构BIM模型中不规则形状表面展开并拼在一起；5）对拼好的多块不规则形状在电脑中进行整体统筹预裁分；6）对预裁分区域进行统一编号并建立模板三维模型；7）现场测量放样、加工模板；8）模板依据编号安装到位；9）模板形状、位置精度检验；10）模板拆除、整理统计板材信息再利用。

【技术特征摘要】
1.一种复杂形体结构模板施工方法，其特征在于：包括如下步骤：1）建立异形体混凝土结构BIM模型；2）对结构变形进行有限元分析，判断是否需要预变形；3）对于需要预变形的部分，计算结构预变形形状和预变形量；并根据预变形计算结果调整结构模型，将预变形反映到模型中；4）将结构BIM模型中不规则形状表面展开并拼在一起；5）对拼好的多块不规则形状在电脑中进行整体统筹预裁分；6）对预裁分区域进行统一编号并建立模板三维模型；7）现场测量放样、加工模板；8）模板依据编号安装到位；9）模板形状、位置精度检验；10）模板拆除、整理统计板材信息再利用。2.根据权利要求1所述的复杂形体结构模板施工方法，其特征在于：步骤5）中所述的整体统筹预裁分的具体方法为利用BIM软件，将每一施工段结构的不规则形状表面展开，根据设定的板块单元的尺寸对多块不规则形状拼接成的总体形状在电脑中...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博平，张笈玮，王坤，刘波，吕明，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三九二六部队，
类型：发明
国别省市：北京,11