基于BIM技术的超厚底板钢筋支撑体系设计优化系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于BIM技术的超厚底板钢筋支撑体系设计优化系统，包括：1)基于项目施工CAD图纸，建立超厚底板BIM模型，进行超厚底板的钢筋排布；2)确定构成钢筋支撑体系的钢材制成的横梁、立柱的材质与规格以及连接方式，计算钢材的力学性能以及连接件的安全参数，在超厚底板的上下层钢筋之间布置临时钢筋支撑体系，安全验算；3)计算力学计算满足安全要求的钢材用量最省的钢筋支撑体系。本发明专利技术可高效、快速、科学解决施工过程中面临的钢筋支撑设计困难、设计结构不优等客观问题，有效提高临时支撑的科学计算、材料节约、施工安全。对广大高层、超高层建筑底板钢筋临时支撑设计与优化有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
基于BIM技术的超厚底板钢筋支撑体系设计优化系统
本专利技术涉及高层建筑基础工程。更具体地说，本专利技术涉及一种基于BIM技术的超厚底板钢筋支撑体系设计优化系统。
技术介绍
高层建筑基础工程的筏板厚度较大，尤其部分超高层建筑基础底板厚度一般在3-6米之间，局部达到9米以上。这类底板上下层钢筋间距较大，传统的钢筋马镫无法满足施工需要，这就需要更加稳固、经过设计的支撑体系满足底板钢筋施工的需求，即超厚底板钢筋支撑体系。超厚底板钢筋支撑体系为底板施工承重结构体系的重要部分，是为建筑工程作业临时搭建的由横梁、立柱、斜撑等构件组成的临时承载结构，通常具有以下特点：1、面积大：由于超厚底板一般面积较大，相对应的超厚底板钢筋支撑体系面积也较大；2、荷载多在施工过程中要承担多种荷载，除了钢筋荷载，还要负荷运输工具、施工人员活荷载重量以及混凝土浇筑时振捣荷载；3、重要性：底板钢筋绑扎阶段和混凝土浇筑阶段，会用大量工人在超厚底板临时支撑上面和内部作业，一旦支撑坍塌后果不堪设想；4、一次性：超厚底板钢筋支撑体系作为底板上钢筋绑扎的支护构件，会随钢筋一起浇筑在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于BIM技术的超厚底板钢筋支撑体系设计优化系统，其特征在于，包括：/n1)基于项目施工CAD图纸，建立超厚底板BIM模型，进行超厚底板的钢筋排布，根据钢筋规格和间距计算单位面积钢筋荷载；/n2)确定构成钢筋支撑体系的钢材制成的横梁、立柱的材质与规格以及连接方式，计算钢材的力学性能以及连接件的安全参数，在超厚底板的上下层钢筋之间布置临时钢筋支撑体系，安全验算横梁的强度与挠度、立柱的长细比与稳定性以及连接件的强度；/n3)调整临时钢筋支撑体系的立柱纵横间距，重复进行安全验算，按照二分法求得最优解，得出力学计算满足安全要求的钢材用量最省的钢筋支撑体系。/n

【技术特征摘要】
1.基于BIM技术的超厚底板钢筋支撑体系设计优化系统，其特征在于，包括：
1)基于项目施工CAD图纸，建立超厚底板BIM模型，进行超厚底板的钢筋排布，根据钢筋规格和间距计算单位面积钢筋荷载；
2)确定构成钢筋支撑体系的钢材制成的横梁、立柱的材质与规格以及连接方式，计算钢材的力学性能以及连接件的安全参数，在超厚底板的上下层钢筋之间布置临时钢筋支撑体系，安全验算横梁的强度与挠度、立柱的长细比与稳定性以及连接件的强度；
3)调整临时钢筋支撑体系的立柱纵横间距，重复进行安全验算，按照二分法求得最优解，得出力学计算满足安全要求的钢材用量最省的钢筋支撑体系。


2.如权利要求1所述的基于BIM技术的超厚底板钢筋支撑体系设计优化系统，其特征在于，钢筋荷载包括钢筋的自重、施工人员及设备荷载，单位平米钢筋的自重为G，G＝(1/La+1+1/Lb+1)×m×g/1000/(1×1)，其中，La和Lb为钢筋的纵距和横距，m为每米钢筋的质量，g为重力加速度。


3.如权利要求1所述的基于BIM技术的超厚底板钢筋支撑体系设计优化系统，其特征在于，所述力学性能包括钢材抗弯抗压强度设计值、截面抵抗矩、弹性模量、截面惯性矩，连接方式为焊接时，安全参数包括焊缝计算长度、焊脚尺寸、焊缝强度设计值，连接方式为扣件时，安全参数包括抗滑移折减系数。


4.如权利要求1所述的基于BIM技术的超厚底板钢筋支撑体系设计优化系统，其特征在于，布置临时钢筋支撑体系包括：
a、设置立柱的纵横间距相等，根据顶层钢筋和底层钢筋的距离设置横梁的步距；
b、假设立柱的计算间距，根据钢材的力学性能以及连接件的安全参数，安全验算横梁的强度与挠度、立柱的细长比与稳定性以及连接件的强度；
c、通过安全验算后，根据立柱的计算间距，获得立柱的纵横间距，立柱的纵横间距＝(超厚底板宽度-200mm×2)/[(超厚底板宽度-200mm×2)/计算间距+1]；
d、在CAD上生成立柱排布位置点，纵横双向布置横梁线条，根据材质与规格以及连接方式使点和线条变成实体构件；
e、确定横梁和立柱的位置关系，确定横梁延伸出立柱的长度，完成二维布置；
f、根据横梁材质与规格、横梁的步距、中间层钢筋高度确定横梁高度，完成三维显示。


5.如权利要求1所述的基于BIM技术的超厚底板钢筋支撑体系设计优化系统，其特征在于，安全验算横梁的强度与挠度、立柱的稳定性以及连接件的强度包括：
S1、分别对顶层横梁和中间层横梁按照三跨连续梁进行强度与挠度验算：
1)对于顶层横梁：
①按照静荷载和活荷载作为均布荷载计算横梁的最大弯矩和变形，
静荷载的计算值q1＝1.2×G1×L
活荷载的计算值q2＝1.4×Q1×L+1.4×Q2×L
静荷载的标准值q1’＝G1×L
活荷载的计算值q2’＝Q1×L+Q2×L
G1为顶层钢筋的自重荷载，Q1为施工人员荷载标准值，Q2为施工设备荷载标准值，L为横梁的纵横间距，数值等同立柱的纵横间距；
②计算三跨连续梁均布荷载作用下的跨中最大弯矩和支座最大弯矩，
跨中最大弯矩的计算值M1max＝0.08q1l2+0.101q2l2
支座最大弯矩的计算值M2max＝-0.10q1l2-0.117q2l2
l为立柱的纵横间距；
取最大值[M1max,M2max]计算应力进行强度验算，
应力的计算值σ＝Mmax/W
W为横梁的截面抵抗矩；
横梁的应力的计算值σ＜横梁的抗弯强度设计值f即为通过；
③计算三跨连续梁均布荷载作用下的挠度，
挠度的计算值νmax＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：周冀伟，武永在，杨晓毅，赛菡，孔巍，罗运平，王滔，陆明燚，金建斌，方海存，刘栋，卿小虎，
申请(专利权)人：中国建筑一局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11