一种基于BIM技术的侧墙单侧模板支撑体系设计及优化方法技术

本发明专利技术提供一种基于BIM技术的侧墙单侧模板支撑体系设计及优化方法，通过基于三维建模软件进行侧墙单侧模板建立，主要包括长纤维增强热塑性复合材料模板面板建立、背楞方木建立、单侧钢桁架支架建立；再将建立的三维模型进行装配，导出为stl格式；将导出的文件导入受力分析软件中，输入材料特性、创建连接、边界条件，进行受力分析，并根据计算结果进行优化方案，优化结构尺寸，最后将最终设计方案导出施工图指导现场施工。以解决现有侧墙单侧模板支撑体系设计效率低、设计复杂、精度低、同时修改调整优化繁琐的问题。属于建筑工程领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于BIM技术的侧墙单侧模板支撑体系设计及优化方法
本专利技术涉及一种基于BIM技术的侧墙单侧模板支撑体系设计及优化方法，属于建筑工程领域。
技术介绍
随着国家基础建设的快速发展，对项目施工的施工安全尤其重要，特别是在城市轨道交通地下车站侧墙施工过程中，如何保证侧墙单侧模板支撑体系的安全合理至关重要。特别是通过常规侧墙单侧钢桁架支架与方木及长纤维增强热塑性复合材料模板结合的施工方法极为少见，普通的计算方法为分模块进行假设、检算、分析、调整优化，该方法计算效率低、计算复杂、易错，同时计算精度不高。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于BIM技术的侧墙单侧模板支撑体系设计及优化方法，以解决现有侧墙单侧模板支撑体系设计效率低、设计复杂、精度低、同时修改调整优化繁琐的问题。为实现上述目的，拟采用这样一种基于BIM技术的侧墙单侧模板支撑体系设计及优化方法，通过基于三维建模软件进行侧墙单侧模板建立，主要包括长纤维增强热塑性复合材料模板面板建立、背楞方木建立、单侧钢桁架支架建立；再将建立的三维模型进行装配，导出为stl格式；将导出的文件导入受力分析软件中，输入材料特性、创建连接、边界条件，进行受力分析，并根据计算结果进行优化方案，优化结构尺寸，最后将最终设计方案导出施工图指导现场施工。具体步骤如下：1)基础数据假定根据以往的施工经验，进行侧墙单侧模板支撑体系的相关材料结构尺寸进行假定，主要包括次龙骨方木尺寸、间距，单侧钢桁架支架尺寸假定，预埋钢筋拉环尺寸假定，次龙骨方木假定为100×100mm，间距40cm，水平布置；单侧钢桁架支架假定采用12#槽钢、10#角钢焊接而成，单侧钢桁架间距1.0m，预埋钢筋拉环采用钢筋加工而成，假定采用32圆钢，布置间距假定为50cm；2)分块模型参数化建立①长纤维增强热塑性复合材料模板参数化建立根据长纤维增强热塑性复合材料模板的材料结构形式，基于Inventor软件进行参数化建立草图，通过草图绘制新型复合纤维模板；②钢桁架支架参数化建立根据项目的侧墙浇筑高度及受力特点基于inventor软件进行草图绘制，并将绘制完成的草图进行结构设计，桁架采用双拼槽钢及单槽钢，在绘制完成钢桁架后，对节点处进行修建或延伸；③背楞方木及预埋钢筋拉环建立背楞采用方木，方木尺寸为100×100mm，在inventor软件中采用拉伸进行建立方木模型，在inventor软件中通过草图绘制预埋钢筋拉环，间距为1.2m一道，共设置了两排地脚螺杆；3)分块模型装配整合在完成所有构件后，需对单侧模板支撑体系进行装配，装配过程中确保各构件的位置及约束准确；4)整体模型受力分析将装配完成的侧墙单侧模板支撑体系模型在inventor软件中导出，打开SimSolid软件将导出模型导入；设置材料特性，输入材料的弹性模量、泊松比、容重相关特性。在完成材料设置后，进行连接设置，根据结构受力特点，钢桁架各节点之间采用绑定而成，方木与长纤维增强热塑性复合材料模板之间采用绑定连接，先进行自动创建连接，再根据创建结果进行修改调整，确保各连接处符合要求；完成连接后，创建静力学分析，添加约束，方木与钢桁架底部两根螺杆采取固端连接、底座及双拼槽钢底部采用滑动连接；最后进行荷载添加，荷载主要包括混凝土侧压力荷载及自重荷载。完成荷载添加后，进行运算分析，确定侧墙单侧模板支撑体系挠度、应力、安全系数；5)优化结构尺寸根据软件计算结果，对于钢桁架结构尺寸进行优化，再进行受力分析，得出最佳的设计方案；6)图纸导出将最终确定的侧墙单侧模板支撑体系结构尺寸，通过inventor软件导出CAD图用于钢桁架加工及指导现场安装施工。基本原理：通过基于inventor软件进行各分块模型参数化建模，通过建立的模型进行装配，将装配模型导入受力分析软件中进行整体受力分析，并根据受力分析结果及时调整各参数，确定最佳设计方案，达到即满足施工要求又节约经济成本，同时也大大提高设计效率。与现有技术相比，本专利技术采用inventor软件进行分析，能较快的确定建立模型，对存在问题之处可以快速的调整参数，确保各图能跟随变化；同时能根据装配出来的模型生成工程图用于现场实际施工，通过三维化模型及二维施工进行结合，利于现场技术交底及现场施工管理；得益于SimSolid的无网格仿真技术，自动搜索接触类型、自动定义接触，无需考虑网格划分，对侧墙单侧钢桁架装配体进行了较为全面的分析，重点考察了分段连接组件的强度,结果准确可信，这比使用传统的有限元软件分析快速方便许多。附图说明图1是本专利技术的流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例参照图1，本实施例提供一种基于BIM技术的侧墙单侧模板支撑体系设计及优化方法，具体步骤如下：1)基础数据假定根据以往的施工经验，进行侧墙单侧模板支撑体系的相关材料结构尺寸进行假定，主要包括次龙骨方木尺寸、间距，单侧钢桁架支架尺寸假定，预埋钢筋拉环尺寸假定。其中次龙骨方木假定为100×100mm，间距40cm，水平布置；单侧钢桁架支架假定采用12#槽钢、10#角钢焊接而成，单侧钢桁架间距1.0m，预埋钢筋拉环采用钢筋加工而成，假定采用32圆钢，布置间距假定为50cm。2)分块模型参数化建立①长纤维增强热塑性复合材料模板参数化建立根据长纤维增强热塑性复合材料模板的材料结构形式，基于Inventor软件进行参数化建立草图，通过草图绘制新型复合纤维模板。在绘制过程中考虑模板背肋及模板与模板连接孔洞，建模过程中按照用1200×1500m的形式进行绘制。②钢桁架支架参数化建立根据项目的侧墙浇筑高度及受力特点基于inventor软件进行草图绘制，并将绘制完成的草图进行结构设计，桁架采用双拼槽钢及单槽钢。在绘制完成钢桁架后，需对节点处进行修建或延伸。③背楞方木及预埋钢筋拉环建立。背楞采用方木，方木尺寸为100×100mm，在inventor软件中采用拉伸进行建立方木模型。在inventor软件中通过草图绘制预埋钢筋拉环，间距为1.2m一道，共设置了两排地脚螺杆。3)分块模型装配整合在完成所有构件后，需对单侧模板支撑体系进行装配，装配过程中确保各构件的位置及约束准确。为减少装配方便便捷，在各零件绘制时，尽可能在原有的位置进行绘制。4)整体模型受力分析将装配完成的侧墙单侧模板支撑体系模型在inventor软件中导出，导出格式按照“***.stl”保存。打开SimSolid软件将导出模型导入。设置材料特性，输入材料的弹性模量、泊松比、容重等相关特性。在完成材料设置后，进行连接设置，根据结构受力特点，钢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于BIM技术的侧墙单侧模板支撑体系设计及优化方法，其特征在于：通过基于三维建模软件进行侧墙单侧模板建立，主要包括长纤维增强热塑性复合材料模板面板建立、背楞方木建立、单侧钢桁架支架建立；再将建立的三维模型进行装配，导出为stl格式；将导出的文件导入受力分析软件中，输入材料特性、创建连接、边界条件，进行受力分析，并根据计算结果进行优化方案，优化结构尺寸，最后将最终设计方案导出施工图指导现场施工。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于BIM技术的侧墙单侧模板支撑体系设计及优化方法，其特征在于：通过基于三维建模软件进行侧墙单侧模板建立，主要包括长纤维增强热塑性复合材料模板面板建立、背楞方木建立、单侧钢桁架支架建立；再将建立的三维模型进行装配，导出为stl格式；将导出的文件导入受力分析软件中，输入材料特性、创建连接、边界条件，进行受力分析，并根据计算结果进行优化方案，优化结构尺寸，最后将最终设计方案导出施工图指导现场施工。


2.根据权利要求1所述一种基于BIM技术的侧墙单侧模板支撑体系设计及优化方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)基础数据假定
根据以往的施工经验，进行侧墙单侧模板支撑体系的相关材料结构尺寸进行假定，主要包括次龙骨方木尺寸、间距，单侧钢桁架支架尺寸假定，预埋钢筋拉环尺寸假定，次龙骨方木假定为100×100mm，间距40cm，水平布置；单侧钢桁架支架假定采用12#槽钢、10#角钢焊接而成，单侧钢桁架间距1.0m，预埋钢筋拉环采用钢筋加工而成，假定采用32圆钢，布置间距假定为50cm；
2)分块模型参数化建立
①长纤维增强热塑性复合材料模板参数化建立
根据长纤维增强热塑性复合材料模板的材料结构形式，基于Inventor软件进行参数化建立草图，通过草图绘制新型复合纤维模板；
②钢桁架支架参数化建立
根据项目的侧墙浇筑高度及受力特点基于inventor软件进行草图绘制，并将绘制完成的草图进行结构设计，桁架采用双拼槽钢及单槽钢，在绘制完成钢桁架后...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡刚，刘敏，王国炜，尹江，麻瑀，李伟，古小平，任树春，张志河，郭廷，李兴海，何复生，梁旋，雍婷婷，原菊星，
申请(专利权)人：中铁二局第一工程有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52