[发明专利]一种超高层液压爬模脚手架施工的全过程优化方法

摘要

一种超高层液压爬模脚手架施工的全过程优化方法，本发明涉及脚手架全过程优化方法，本发明是要解决现有的超高层建筑的液压爬模脚手架搭设方案的合理性、安全性不能预判的技术问题，该方法利用BIM平台核心建模软件Revit structure 2014、有限元结构分析软件Midas Gen以及施工模拟软件Autodesk Navisworks对脚手架体系进行结构优化并进行施工模拟，使设计和管理进入3D可视化设计阶段，实现各项安全计算及施工过程的前瞻性管理。该方法可用于建筑结构设计及施工管理领域。

主权项

1.一种超高层液压爬模脚手架施工的全过程优化方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：步骤一：收集超高层工程中液压爬模脚手架施工方案的布置形式、杆件截面信息及超高层工程主体结构信息；其中布置形式包括脚手架体的跨度、高度以及各层宽度；杆件包括上平台立杆、上平台横杆、上平台斜撑、三脚架横梁、三脚架立杆、三脚架斜撑、吊平台立杆、吊平台横杆、主平台主梁、其他平台横梁，截面信息包括截面类型以及型号；主体结构信息包括层高、层数、梁板柱信息、各层平面布置情况；步骤二：利用步骤一收集的主体结构信息，在Revit structure 2014中按照主体结构轴网、立柱、外墙的顺序建立超高层工程主体结构模型，然后使用步骤一中脚手架结构信息按照从下至上的顺序，以铰接的连接方式创建液压爬模脚手架族，再将脚手架通过添加“可载入族”的方式布置到主体结构模型上，得到包含脚手架与主体结构的三维信息模型；步骤三：采用Midas Link for Revit Structure插件进行数据传递，传递过程为：使用附加模块中的【Send model to midas Gen】功能，选择单元划分尺寸为正常，选择导入模型范围为全部，选择单位为KN，mm，进行材料映射，把步骤二中三维信息模型的RVT文件格式转换为MGT格式文件；从Midas Gen中导入MGT文件格式的三维信息模型，得到相应的结构分析模型；步骤四：在Midas Gen中，给步骤三中结构分析模型施加楼面活荷载、架体自重荷载、风荷载和支座约束，采用有限元分析方法，计算各个杆件的强度、刚度和长细比；并计算出架体总质量M、最大位移S和最大应力F的初始值M0、S0、F0；步骤五：判断步骤四中结构分析模型各个杆件的强度、刚度和长细比是否满足钢结构设计规范GB50017‑2003钢结构设计规范的要求，若否，对不满足设计规范的杆件通过改变截面类型和尺寸的方式进行重新设计，执行步骤四；若是，执行步骤六进行结构优化；步骤六：从施工安全、材料充分利用和经济因素这三方面同时考虑，进行结构优化；具体优化过程为：对结构分析模型中主平台、三脚架的各构件的截面尺寸进行缩减，自架体底层往上分别以每3步、2步，1步增加或减少一根横向斜撑的方式对调整支撑形式，将部分或全部的杆件的铰接连接方式改为刚接连接方式；再在Midas Gen中，给调整后的结构分析模型施加楼面活荷载、架体自重荷载、风荷载和支座约束，采用有限元分析方法，计算出调整后架体总质量、最大位移和最大应力的调整值M1、S1、F1，当在所有杆件满足钢结构设计规范GB50017‑2003钢结构设计规范要求的前提下，出现总质量M减少20％以上、最大应力F减少10％以上、最大位移S没有增大的结果时，调整后结构分析模型即为得到优化模型；步骤七：将优化模型在Midas gen中保存为MGT格式文件，在revit平台使用PDST插件打开MGT格式文件，形成三维建筑信息模型；步骤八：通过revit平台将三维建筑信息模型的RVT格式文件另存为NWF格式文件，并从Navisworks中打开；步骤九：使用Navisworks中的“TimeLiner”工具，创建四维进度模拟，按照施工方案的施工顺序来模拟施工进度，并与施工方案的施工计划进度相比较，得到施工计划进度与模拟进度的时间差；步骤十：使用Navisworks中的“Clash Detective”工具进行碰撞检测，得到碰撞列表；步骤十一：如果步骤九中的施工计划进度与模拟进度的时间差小于5天，且步骤十施工过程中无杆件碰撞，则施工进度计划合理，执行步骤十二；若否，调整施工方案的施工顺序，返回到步骤九；步骤十二：结束。