[发明专利]基于BIM和时变可靠度分析的塔吊选型系统及方法

权利要求书

1.一种基于BIM和时变可靠度分析的塔吊选型系统，其特征在于，包括施工信息输入模块、BIM平台、塔吊选型推送模块；

所述施工信息输入模块用于输入施工信息，包括施工地点、预计使用时间以及结束使用时期望的时变可靠度；

所述BIM平台包括塔吊数据库、建筑物主体结构模型、施工进度模拟模块和基于时变可靠度的塔吊选型算法模块；

所述塔吊数据库中的信息包括塔吊性能指标、安全指标和经济指标；其中，

性能指标包括：额定起重力矩、最大起重量、最大幅度额定起重量、最大工作幅度、顶升速度、塔身自重、平衡重量、最大起升高度、起升速度、变幅速度、回转速度、装机总容量、工作电压、历史使用记录、历史维修记录；

安全指标包括：使用前时变可靠度；

经济指标包括：使用成本；

所述施工进度模拟模块将建筑物主体结构模型导入施工现场的BIM模型，并加入时间参数，进行施工进度模拟，从而预测塔吊在指定时间段内的起吊工作频率、最大起吊重量、最大起升高度及最大工作幅度；

所述BIM平台根据所述施工进度模拟模块预测的结果，在塔吊数据库中自动选择满足所述性能指标的若干塔吊型号；

所述基于时变可靠度的塔吊选型算法模块，将BIM平台自动选择的塔吊选型方案结合施工进度模拟获得的预测结果，综合考虑吊装工作地点、预计使用时间和预计使用频次来计算塔吊在预计工作地点和未来使用期内的时变可靠度，绘制出塔吊在施工期间时变可靠度变化曲线，然后结合塔吊数据库中的经济指标和安全指标，生成选型方案进行推送。

2.如权利要求1所述的一种基于BIM和时变可靠度分析的塔吊选型系统，其特征在于，所述基于时变可靠度的塔吊选型算法模块计算时变可靠度的步骤如下：

(1)塔吊的时变可靠度考虑荷载和抗力的时变性，构建塔吊结构的时变模型功能函数如下：

Z(t)＝R(t)-S(t)

式中：t为时间变量；

Z(t)为随时间变化的功能函数；

R(t)为随时间变化的结构抗力；

S(t)为随时间变化的荷载效应；

(2)构建塔吊的结构抗力随时间变化的函数：

R(t)＝R(0)·exp(-kt²)

其中，抗力衰减函数：

首先获取塔吊不同部位初始的材料抗力R(0)，再根据塔吊使用等级U_n和荷载状态Q_n，对塔吊的工作级别进行分级，每个级别分别对应一个抗力衰减系数k的取值，从而计算出抗力衰减函数的取值，根据塔吊使用年限，计算出塔吊抗力的均值μ_R(t)及方差

(3)将塔吊上的荷载分为常规荷载、偶然荷载和特殊荷载，将各种荷载整体考虑为荷载组合S(t)，结合施工地点及施工时间信息，计算塔吊荷载组合S(t)的均值μ_S(t)及方差

(4)当塔吊的抗力和结构荷载相互独立并符合正态分布时，可得到功能函数Z(t)的均值：

μ_Z(t)＝μ_R(t)-μ_S(t)

式中：μ_Z(t)为功能函数Z(t)的均值；

μ_R(t)为随时间变化的结构抗力R(t)的均值；

μ_S(t)为随时间变化的结构荷载S(t)的均值；

功能函数Z(t)的标准差：

式中：σ_Z(t)为功能函数Z(t)的标准差；

为结构抗力R(t)的方差；

为结构荷载S(t)的方差；

可靠度指标β的计算公式为：

由标准正态分布函数数值表查询到可靠度指标β对应的数值φ(β)，进而得出结构时变可靠度P_S：

P_S＝φ(β)

由此得出塔吊结构时变可靠度P_S。