有限元分析+BIM技术大跨度空间钢网架整体吊装施工方法技术

本发明专利技术公开了种有限元分析+BIM技术大跨度空间钢网架整体吊装施工方法，该方法通过有限元分析首先验算网架整体受力性能，确定网架整体吊装吊点最优位置、钢丝绳参数，再通过BIM辅助网架地面拼装位置、确定吊车选型，确定吊车吊装最优站位，并模拟网架吊装路线确定最优吊装轨迹；通过BIM软件融入电阻应变监测系统，将网架模型各主要受力杆件在拼装、吊装过程中的受力应值在模型中直接显现，并根据规范规定设置相应的应力阈值，直观监测每一个主要受力杆件应力变化，确保一旦异常情况产生后，第一时间确定异常杆件及原因，对网架安装全过程不间断进行监测，确保网架吊装过程中的整体安全。全。全。

【技术实现步骤摘要】
有限元分析+BIM技术大跨度空间钢网架整体吊装施工方法


[0001]本专利技术涉及大跨度钢网架吊装
，具体涉及一种有限元分析+BIM技术大跨度空间钢网架整体吊装施工方法。

技术介绍

[0002]随着我国城市化建设迅猛发展，科学技术水平的提高，造型多样的空间网架结构越来越多的应用于现实生活中，特别是大跨度空间网架结构的使用日趋广泛。但是随着空间网架结构跨度的不断增加，网架结构施工过程的精度和准确度要求也越来越高，如何在保证安全的前提下提高网架结构施工全过程的效率，是网架结构能否快速发展的重要因素。钢网架结构虽是高次超静定结构，整体性好、安全度高，但是设计、制造和安装中的许多复杂的技术问题还没有被深刻地认识到，稍有疏忽钢网架结构极易发生质量事故，甚至整体倒塌。
[0003]在具体转运时，由于涉及到多辆吊车或塔吊配合工作，对操作员的技术和经验要求过于苛刻；由于在前期转运时，在进行模拟过程中都是将钢网架采用多点竖直提升和移动(即钢丝绳在竖直状态，且钢网架一直确保在水平状态)，因此才能得到确定的吊装吊点最优位置、拼装位置、吊车选型以及钢丝绳参数；然在实际操作过程中，然多辆吊车或塔吊是在不同人员同时操作进行，即很难确保不同吊车或塔吊上的钢丝绳在同一竖直状态下，则实际吊运过程产生的应力应值或钢网架的水平度与理论模拟状态是完全不同的，而且也不能实时得到具体的应力应值或钢网架的水平度，造成不能得到科学客观的实时数据，造成较大的安全隐患。
[0004]本申请是申请人中交一公局第七工程有限公司结合郑州市文化创意产业园8号安置区项目体育馆网架结构施工中遇到的具体问题，利用有限元分析结合BIM技术，针对大跨度钢网架整体吊装施工施工关键技术进行了一系列研究，取得了丰硕的成果，并据此总结了有限元分析+BIM综合技术大跨度空间钢网架整体吊装施工工法。
[0005]有限元分析+基于BIM综合技术大跨度空间钢网架整体吊装技术是集结构受力模型建立、施工模型模拟、架体应力采集、分析、监测于一体的综合施工信息管理技术。通过有限元软件对网架受力性能分析，测定网架各杆件理论受力情况及最优吊点位置，利用BIM模型对网架整体吊装施工全过程进行施工模拟，测定最优吊装路线，将网架BIM模型融入电阻应变监测系统，对网架吊装过程进行实时监测，使网架在吊装过程中更直观的监测各杆件的应力应力变化及预警，吊装完成后该监测系统可用于网架全寿命周期监测，确保网架全寿命周期安全稳固。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种有限元分析+BIM技术大跨度空间钢网架整体吊装施工方法，克服现有技术的不足。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种有限元分析+BIM技术大跨度空
间钢网架整体吊装施工方法，该方法通过有限元分析首先验算网架整体受力性能，确定网架整体吊装吊点最优位置、钢丝绳参数，一方面通过BIM辅助网架地面拼装位置、确定吊车选型，确定吊车吊装最优站位，并模拟网架吊装路线确定最优吊装轨迹；另一方面对经过有限元软件计算的网架在拼装、吊装各受力杆件应力值，对主要受力杆件安装应力变片，通过BIM软件融入电阻应变监测系统，将网架模型各主要受力杆件在拼装、吊装过程中的受力应值在模型中直接显现，并根据规范规定设置相应的应力阈值，直观监测每一个主要受力杆件应力变化，确保一旦异常情况产生后，第一时间确定异常杆件及原因，对网架安装全过程不间断进行监测，确保网架吊装过程中的整体安全。
[0008]作为本专利技术的进一步方案：所述最优吊装轨迹是指大跨度空间钢网架的两端以交错行走方式、形成S曲线的路径。
[0009]作为本专利技术的进一步方案：实现最优吊装轨迹的方法是：在确定好吊装吊点最优位置、拼装位置、吊车选型、吊车吊装最优站位以及钢丝绳参数后；确定一个以对应受力应值的应承受极限值或大跨度空间钢网架两端允许的最大高度差值为参考的误差值；以竖直状态下钢丝绳的延伸线与大跨度空间钢网架的交点为交集点，两端的钢丝绳与大跨度空间钢网架形成两个交集点；两交集点交错的作为彼此的圆心，实现在转运过程中，其中吊车一停止工作，吊车二绕着对应吊车一转动，其转动的距离所产生的受力应值或大跨度空间钢网架两端的高度差不超过误差值；完成后吊车二停止工作，吊车一绕着对应吊车二转动，其转动的距离所产生的受力应值或大跨度空间钢网架两端的高度差不超过误差值，如此交错行进转运。
[0010]作为本专利技术的进一步方案：在转运过程中得到钢网架两端的高度差的方法是：通过在大跨度空间钢网架上设置有软管，在软管内填充满具有彩色液体；其中软管的两端固定在大跨度空间钢网架上并依次对应两钢丝绳的延伸线；所述软管的两端位于同一高度，在软管上套设有透明的套筒，在套筒顶部设置圆孔使得软管能与大气连通，在套筒顶部设置的软盖实现在非工作状态时软管的液体不能流出，在套筒内设置有位移传感器。
[0011]作为本专利技术的进一步方案：利用BIM技术设置有一套BIM+电阻应变监测系统用于在吊装过程中进行实时监测相关应力应值，BIM+电阻应变监测系统由感知层、传输层和运用层组成，具体为传感器系统、数据采集子系统、数据传输子系统、数据库子系统、数据处理与控制系统、安全评价和预警子系统，通过各个层相互协调，实现系统的各种功能。
[0012]本专利技术的设计原理、与现有技术的技术区别点及效果：
[0013]1、精准：通过有限元计算分析，精准计算网架各杆件吊装过程中、安装后各杆件受力状态，确定最优网架吊点位置、拼装方案。
[0014]2、高效：利用BIM技术模拟吊车选用、车位定点、吊装路线规划，最短时间内采用信息化手段辅助完成吊车选用，利用软件三维立体特性确定吊车站位，并模拟整个吊装轨迹，从而确定最优吊装路线；采用BIM模型动画对管理人员、操作工人进行直观交底，大大提高工作实效。
[0015]3、安全：该工法采用的地面拼装整体吊装工艺极大减少了工人高空作业风险，通过融入电阻应变监测系统对网架本身拼装、吊装过程各杆件应力监测，确保各杆件应力、应变在允许范围内，全方位确保网架施工安全。
[0016]4、经济：本工法采用地面拼装工艺安装网架，同比高空拼装大大提高了工人的安
装效率，减少了吊车的使用频率，更省去了支撑体系的安装，综合节省了较大的人工、机械成本。
[0017]5、快捷：施工前利用BIM+有限元分析规划网架全过程施工部署，优化精简整个施工过程，并通过将传统高空拼装调整为地面拼装，减少了安装时间，有效的降低施工工期。
[0018]6、创造性在前期理论模拟阶段设置误差值，该误差值通过以对应受力应值的应承受极限值或大跨度空间钢网架两端允许的最大高度差值；其中受力应值可包括钢网架各个零件连接处的应力值和钢丝绳与钢网架之间的应力值等来确定，而大跨度空间钢网架两端之间的高度差通过位于同一高度的两端头软管进行测定，即实现了若在实际转运过充中，实时监测的数据不超过误差值，则在风险范围内，若超过误差值则立刻停止工作进行安全防护，大大提高安全性。
[0019]7.本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有限元分析+BIM技术大跨度空间钢网架整体吊装施工方法，其特征在于：该方法通过有限元分析首先验算网架整体受力性能，确定网架整体吊装吊点最优位置、钢丝绳参数，一方面通过BIM辅助网架地面拼装位置、确定吊车选型，确定吊车吊装最优站位，并模拟网架吊装路线确定最优吊装轨迹；另一方面对经过有限元软件计算的网架在拼装、吊装各受力杆件应力值，对主要受力杆件安装应力变片，通过BIM软件融入电阻应变监测系统，将网架模型各主要受力杆件在拼装、吊装过程中的受力应值在模型中直接显现，并根据规范规定设置相应的应力阈值，直观监测每一个主要受力杆件应力变化，确保一旦异常情况产生后，第一时间确定异常杆件及原因，对网架安装全过程不间断进行监测，确保网架吊装过程中的整体安全。2.根据权利要求1所述的有限元分析+BIM技术大跨度空间钢网架整体吊装施工方法，其特征在于：所述最优吊装轨迹是指大跨度空间钢网架的两端以交错行走方式、形成S曲线的路径。3.根据权利要求2所述的有限元分析+BIM技术大跨度空间钢网架整体吊装施工方法，其特征在于实现最优吊装轨迹的方法是：在确定好吊装吊点最优位置、拼装位置、吊车选型、吊车吊装最优站位以及钢丝绳参数后；确定一个以对应受力应值的应承受极限值或大跨度空间钢网架两端允许的最大高度差值为参考的误差值；以竖直状态下钢丝绳的延伸线与大跨度空间钢网架的交点为交集点，两端的钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡东波，柴少强，冯天初，王雪，金川，闫东杰，汤伟，王宝庆，王河，
申请(专利权)人：中交一公局第七工程有限公司，
类型：发明
国别省市：