CN106227977B - 一种基于bim的钢结构网架液压提升时变有限元分析的方法 - Google Patents
一种基于bim的钢结构网架液压提升时变有限元分析的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106227977B CN106227977B CN201610637991.3A CN201610637991A CN106227977B CN 106227977 B CN106227977 B CN 106227977B CN 201610637991 A CN201610637991 A CN 201610637991A CN 106227977 B CN106227977 B CN 106227977B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- time
- steel structure
- bim
- hydraulic pressure
- varying
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
- G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/10—Geometric CAD
- G06F30/13—Architectural design, e.g. computer-aided architectural design [CAAD] related to design of buildings, bridges, landscapes, production plants or roads
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Architecture (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于BIM的钢结构网架液压提升时变有限元分析的方法，一种基于BIM的钢结构网架液压提升时变有限元分析的方法：（1）将实时钢结构液压提升BIM三维模型导入有限元计算软件，根据施工图设置模型属性，建立时变有限元模型;（2）利用实测应力‑应变检测结果对有限元数值模拟进行验证,生成时变施工过程力学云图;（3）将时变施工过程力学云图反馈至BIM三维模型，显示相应阶段钢结构网架液压提升的受力状态；（4）对模型内超过稳定状态的区域进行分析，预警，以便现场及时调整；若出现重大安全隐患，项目部可及时做出相应地应急措施。本发明具有对钢结构网架受力状况及时监测预警的优点。
Description
技术领域
本发明涉及BIM技术信息化施工技术领域，尤其涉及一种基于BIM平台实施时变有限元施工力学模拟进行安全预警的方法。
背景技术
BIM是土木工程，水利工程等行业设计、施工和维护信息化管理不可缺少的平台。但至目前，其无法与施工现场相衔接，不能直接为施工管理创造效益。本项发明，即将BIM技术直接应用于钢结构网架液压提升的施工管理中，作为其安全提升的预警技术。
传统的液压提升监测方案，采用小幅提升，人工测量、复核提升的平衡状态，逐步调整钢结构网架的空间姿态，以保持整个网架在提升过程受力平衡。这种方法，虽然能够最终满足施工需求，但时效性较差，现场人力、机械资源耗费较多。尤其是紧急突发状况时，无法及时评估钢结构网架的受力状态，影响了现场应急措施的准备。
时变有限元力学分析是指结构的受荷特征随着结构内外环境特征的改变而相应产生的变化。本次发明主要针对钢结构网架不均匀提升（异步提升），通过时变有限元力学模拟、分析相应时段钢结构网架的力学特征，若发现其受荷状况将影响整个提升过程的安全，则直接进行预警，以便提升作业人员及时作出调整。
发明内容
为了弥补项目部在钢结构网架液压提升过程中对其受力状况不能及时监测预警的不足，本司发明公开了一种基于BIM钢结构网架液压提升时变有限元分析的方法。
本发明首先根据BIM管理平台上提供的实时钢结构网架液压提升三维模型和相应的物理属性，建立时变有限元数学模型；其后，通过实时监测的应力-应变数据，对模型进行验证，完成时变钢结构网架液压提升受力云图；第三，将时变受力云图实时反馈至BIM施工管理平台，在钢结构网架液压提升虚拟三维模型上显示其实时力学状态；最后，对钢结构网架液压提升过程的受力状态进行分析，对超过安全临界的区域进行预警，以使现场施工人员作出安全预案，进行相应调整。
为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：其步骤为（1）将实时钢结构液压提升BIM三维模型导入有限元计算软件。根据施工图设置模型属性，建立时变有限元模型;（2）利用实测应力-应变检测结果对有限元数值模拟进行验证,生成时变施工过程力学云图;（3）将时变施工过程力学云图反馈至BIM三维模型，显示相应阶段钢结构网架液压提升的受力状态；（4）对模型内超过稳定状态的区域进行分析、预警，以便现场及时调整；若出现重大安全隐患，施工管理部门可及时做出相应地应急措施。
为了进一步改进技术方案，步骤（1）的实时钢结构液压升降BIM模型导入有限元计算软件时，须进行建立满足整个提升过程有限元模拟的网格剖分***；模型各构件的物理属性由施工图确定。
为了进一步改进技术方案，步骤（1）的实时钢结构液压升降BIM模型导入有限元计算软件时，须进行建立满足整个监测过程有限元模拟的网格剖分***，才能满足提升过程实时模拟的需求，不至于因网格剖分使得有限元计算因无法收敛模拟失败；模型各构件的物理属性由施工图确定。
为了进一步改进技术方案，步骤（3）中的时变力学云图由步骤（2）模拟获得；并通过数据结构的自动转换，实时导入BIM模型，在实时钢结构网架虚拟三维模型上显示其时变受力状况；数据结构的自动转化，基于Revit的二次开发，将虚拟三维模拟与有限元模型的网格剖分统一。
为了进一步改进技术方案，步骤（4）在BIM模型基础上对时变钢结构液压提升时变力学云图与理想平衡提升的力学云图进行对比、分析，评价其稳定性状况，对不均匀提升导致的受力状态突变及时预警。
为了进一步改进技术方案，本发明所述步骤（1）中的实时三维钢结构网架提升空间数据，由施工现场布设的现代测绘***实时采集、无线传输回主计算机建立的钢结构网架虚拟三维模型提供。这套***，与现场液压提升同步，时效性较强，且节省现场大量的人工测量以及操作员工、机械作业的等待时间。
为了进一步改进方案，本发明所述步骤（2）在步骤（1）所建立的空间网格基础上重新进行空间网格划分，以满足有限元计算时迭代、收敛的需要，同时提升计算效率。
为了进一步改进技术方案，本发明所述步骤（1）（3），BIM与FEM数据的传输，通过利用C#编写程序对Revit进行二次开发实现。
为了进一步改进技术方案，本发明所述步骤（2）的实时验证，是建于试提升基础上调整物理参数基础之上，在实际提升过程中，只要不与实测数据产生明显差异，一般不对物理参数进行调整；同时，实测的应力-应变数据通过无线传输，由BIM平台收集，自动生成验证曲线。
为了进一步改进技术方案，本发明所述步骤（4）中的安全预警基于Revit的二次开发，利用C#语言编写图形界面，对安全隐患区域的范围，荷载变化情况进行放大显示。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：本发明提供一种基于BIM的钢结构网架液压提升时变有限元分析的方法。本发明首先将生成提升过程中钢结构网架实时三维BIM模型，自动导入有限元模型中，重新进行网格划分和物理属性的设置，进行数值模拟分析。其后，通过实时监测的应力-应变数据进行验证，并将模拟结果实时反馈至BIM平台，在实时钢结构网架三维BIM模型上显示时变受力状态；最后，根据钢结构网架提升过程力学特征，对影响钢结构网架提升的安全、稳定问题及时进行预警。本发明具有实时、准确、可视化等优点，可及时对现场影响施工方案的情况进行预警。现场工作人员可通过反馈的力学特征、数据采取合适的方案对整个钢结构网架的提升进行调整。
附图说明
为了说明本发明的结构特征和技术要点，下面结合附图和具体实施方式，对本发明的结构特点作进一步详细的说明。
图1是本发明的工作流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
附图1所述一种基于BIM的钢结构网架液压提升时变有限元分析的方法的一种实施例，本实施例包括以下步骤：
（1） 根据施工图，计算钢结构网架液压平衡提升过程的速度范围，模拟相应地虚拟三维空间，制定提升预案；进行钢结构网架预提升，记录相关应力-应变数据；
（2） 将实时钢结构液压提升BIM三维模型导入有限元计算软件。根据施工图设置模型属性，建立时变有限元模型;
（3） 利用实测应力-应变检测结果对有限元数值模拟进行验证,生成时变施工过程力学云图;
（4） 将时变施工过程力学云图反馈至BIM三维模型，显示相应阶段钢结构网架液压提升的受力状态；
（5） 对模型内超过稳定状态的区域进行分析、预警，以便现场及时调整；若出现重大安全隐患，施工管理部门可及时做出相应地应急措施。
利用BIM平台调用钢结构网架提升过程的实时三维空间数据，建立可视化三维模型。这种虚拟三维模型，随钢结构网架液压提升的时间变化，展现不同的空间姿态。
将三维可视化模型导入有限元分析软件中，对网格剖分进行适当调整，并设置物理属性，并利用试提升的应力-应变数据，对模型参数进行率定。本套网格剖分***，尽可能考虑网架在提升过程过程的不平衡，因此在实际提升过程中不再重新进行网格剖分。
本实施例第（3）步中，根据实时三维可视化模型建立时变有限元模型，并利用实测的应力-应变数据对模型结果进行验证，若模型计算结果明显偏高实测应力-应变或计算直接崩溃则立即停止提升，对模型进行校核；若模型计算结果与实测应力-应变趋势相近时，则视为模型结果与实际过程一致；
本实施例第（4）步中，将验证过的提升过程模拟结果反馈至BIM模型，可实时展示钢结构液压提升过程中的受力状态；力学云图根据虚拟三维模型的网格剖分重新进行插值，分层摄色设定以中文显示便于现场管理者阅读、分析；
本实施例第（5）步，现场管理者根据虚拟三维模型的实时受力分析图，通过与预案中平衡提升力学状态进行比较，调取局部不均衡区域的数据，以确定提升过程的稳定、安全。对可能出现的安全隐患区域及时调整。
上述具体实施方式，仅为说明本发明的技术构思和结构特征，目的在于让相关人士能够据以实施，但以上所述内容并不限制本发明的保护范围，凡是依据本发明的精神实质所作的任何等效变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于BIM的钢结构网架液压提升时变有限元分析的方法，
其步骤为：
（1）将实时钢结构液压提升BIM三维模型导入有限元计算软件，根据施工图设置模型属性，建立时变有限元模型;
（2）利用实测应力-应变检测结果对有限元数值模拟进行验证,生成时变施工过程力学云图;
（3）将时变施工过程力学云图反馈至BIM三维模型，显示相应阶段钢结构网架液压提升的受力状态；
（4）对模型内超过稳定状态的区域进行分析，预警，以便现场及时调整；
所述步骤（1）的实时钢结构液压提升BIM三维模型导入有限元计算软件时，须进行建立满足整个监测过程有限元模拟的网格剖分***；模型各构件的物理属性由施工图确定。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的钢结构网架液压提升时变有限元分析的方法，其特征是：所述步骤（2）在步骤（1）所建立的钢结构网架液压提升有限元模型的基础上，利用现场实测的应力-应变数据进行验证，以保证建模的准确、全面，应力-应变数据传递采用无线传输，并通过BIM施工管理平台，自动与有限元模型结果进行对比；仅在实测结果与模拟结果出现明显差异时，BIM施工管理平台自动预警，提示钢结构液压提升暂停以便核查现场实际情况。
3.根据权利要求1所述的一种基于BIM的钢结构网架液压提升时变有限元分析的方法，其特征是：所述步骤（3）中的时变力学云图由步骤（2）模拟获得；并通过数据结构的自动转换，实时导入BIM模型，在实时钢结构网架虚拟三维模型上显示其时变受力状况；数据结构的自动转化，基于Revit的二次开发，将虚拟三维模拟与有限元模型的网格剖分统一。
4.根据权利要求1所述的一种基于BIM的钢结构网架液压提升时变有限元分析的方法，其特征是：所述步骤（4）在BIM模型基础上对时变钢结构液压提升时变力学云图与理想平衡提升的力学云图进行对比、分析，评价其稳定性状况，对不均匀提升导致的受力状态突变及时预警。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610637991.3A CN106227977B (zh) | 2016-08-08 | 2016-08-08 | 一种基于bim的钢结构网架液压提升时变有限元分析的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610637991.3A CN106227977B (zh) | 2016-08-08 | 2016-08-08 | 一种基于bim的钢结构网架液压提升时变有限元分析的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106227977A CN106227977A (zh) | 2016-12-14 |
| CN106227977B true CN106227977B (zh) | 2017-12-29 |
Family
ID=57547548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610637991.3A Active CN106227977B (zh) | 2016-08-08 | 2016-08-08 | 一种基于bim的钢结构网架液压提升时变有限元分析的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106227977B (zh) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107044916A (zh) * | 2017-02-23 | 2017-08-15 | 江苏铭格锻压设备有限公司 | 液压机缸体与机身框架结构基于有限元分析的应用*** |
| CN107229794B (zh) * | 2017-05-27 | 2020-11-03 | 武汉市陆刻科技有限公司 | 一种基于cae和vr的模型构建***及其管理方法 |
| CN107220438B (zh) * | 2017-05-27 | 2020-10-09 | 武汉市陆刻科技有限公司 | 一种基于bim信息模型的cae力学仿真的方法 |
| CN108153983B (zh) * | 2017-12-27 | 2021-06-29 | 江苏壹鼎崮机电科技有限公司 | 基于bim的扁平钢箱梁智能管养方法及*** |
| CN108385691A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-08-10 | 南通四建集团有限公司 | 集成北斗高精度定位***的基坑监测、预警和施工管理d-bim平台 |
| CN108363880A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-08-03 | 南通四建集团有限公司 | 一种应用于建筑施工、运营、维护综合管理的d-bim方法 |
| CN108694747B (zh) * | 2018-05-23 | 2022-04-19 | 浙江耀厦控股集团有限公司 | 一种钢桁架液压提升施工的vr实现方法及*** |
| CN108959708A (zh) * | 2018-06-01 | 2018-12-07 | 中国十七冶集团有限公司 | 一种钢结构整体提升施工优化方法 |
| CN109059813B (zh) * | 2018-07-19 | 2020-07-24 | 上海市特种设备监督检验技术研究院 | 一种起重机械钢结构腐蚀强度检测方法 |
| CN108951815A (zh) * | 2018-08-07 | 2018-12-07 | 中国十七冶集团有限公司 | 一种适用于道路雨污水顶管施工时变形监测与控制方法 |
| CN111428410B (zh) * | 2020-03-25 | 2023-04-25 | 中国十七冶集团有限公司 | 一种基于bim的大跨度网架结构施工方法 |
| CN111428415B (zh) * | 2020-04-07 | 2023-04-11 | 中建八局第四建设有限公司 | 一种超限钢结构网架提升监测方法 |
| CN111859725B (zh) * | 2020-05-29 | 2022-06-24 | 中冶(上海)钢结构科技有限公司 | 一种用于钢结构整体提升过程的监测及预警*** |
| CN112182706A (zh) * | 2020-09-28 | 2021-01-05 | 浙江精工钢结构集团有限公司 | 基于bim钢结构复杂施工工艺带应力可视化分析方法 |
| CN112329090B (zh) * | 2020-10-10 | 2024-06-04 | 河南博贝建筑工程有限公司 | 一种基于bim的钢网架参数化建模和计算方法 |
| CN113670714B (zh) * | 2021-07-01 | 2023-07-07 | 珠海十字门中央商务区建设控股有限公司 | 验证大跨度钢结构整体提升可实施性及安全性的试验方法 |
| CN113720244B (zh) * | 2021-09-01 | 2024-03-22 | 航宇智造（北京）工程技术有限公司 | 一种基于增强现实技术的应变测试方法 |
| CN114528616A (zh) * | 2022-01-12 | 2022-05-24 | 南通四建集团有限公司 | 一种基于bim的海堤施工动态监控***应用方法及*** |
| CN114809584A (zh) * | 2022-05-11 | 2022-07-29 | 中国建筑第二工程局有限公司 | 一种高效率高精度的胎架网架组装方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105631154A (zh) * | 2016-01-11 | 2016-06-01 | 中铁隧道集团有限公司 | 一种在bim施工管理平台上查看隧道监控量测数据的方法 |
-
2016
- 2016-08-08 CN CN201610637991.3A patent/CN106227977B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105631154A (zh) * | 2016-01-11 | 2016-06-01 | 中铁隧道集团有限公司 | 一种在bim施工管理平台上查看隧道监控量测数据的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| BIM技术在连体钢结构深化设计中的应用;董新红;《建筑技术开发》;20160420;第43卷(第4期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106227977A (zh) | 2016-12-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106227977B (zh) | 一种基于bim的钢结构网架液压提升时变有限元分析的方法 | |
| CN109992900B (zh) | 一种大体积混凝土多场实时在线协同智能仿真方法和*** | |
| CN110263460A (zh) | 一种基于bim的装配式4d模拟施工安全监测*** | |
| CN110059440A (zh) | 一种起重机疲劳分析***及分析方法 | |
| US10095817B2 (en) | Determining wind loading of structures through wind flow simulation | |
| JP5838561B2 (ja) | 地震被害判定システム、地震被害判定システムを備えた構造物、及び地震被害判定プログラム | |
| CN106294969B (zh) | 一种基于bim的钢结构网架液压提升精度控制的方法 | |
| Lin et al. | Automating closed-loop structural safety management for bridge construction through multisource data integration | |
| Agrawal et al. | Assessment of the aerodynamic performance of unconventional building shapes using 3D steady RANS with SST k-ω turbulence model | |
| CN106339541A (zh) | 大型风力发电机组中塔筒门框的焊缝疲劳强度分析方法 | |
| CN104502201A (zh) | 用于测试岩质边坡稳定的地质力学模型试验装置 | |
| CN208903300U (zh) | 一种基于bim技术的施工风险自动监测*** | |
| CN116908004A (zh) | 一种旋转楼梯力学性能和使用性能的测试评估方法 | |
| CN117387693A (zh) | 一种数字孪生附着式升降脚手架监测***及其监测方法 | |
| CN116227045B (zh) | 一种结构试件的局部应力应变场构造方法及*** | |
| CN103488877A (zh) | 一种适用于高耸佛像的风振系数计算方法 | |
| CN111199495A (zh) | 历史保护建筑的健康状态可视化分析方法及*** | |
| Wang et al. | The influence of the inclination of lattice columns on the safety of combined tower crane | |
| Muscolino et al. | Explicit solutions for the static and dynamic analysis of discretized structures with uncertain parameters | |
| Liu | Research on the Design of Digital Twin System for Construction Safety | |
| Yuan et al. | Real-time Cyber-Physical Systems (CPS)-based monitoring of temporary structures: A scaffolding system example | |
| WO2021046847A1 (zh) | 一种基于三维模型-模拟实验数据耦合的建筑抗震支吊架设计方法 | |
| CN110322772A (zh) | 一种基于bim的实验室桥梁监测演示教学*** | |
| CN117113520B (zh) | 一种基于位移场加载的变电站声屏障检测方法及*** | |
| KR102612731B1 (ko) | Mems 가속도 계측기를 활용한 재난 안전 평가 시스템, 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |