CN120086959B 一种超大桁架结构拼装预调值的智能分析方法 （上海建工四建集团有限公司）

(19)国家知识产权局(12)发明专利审查员庄瑞华(72)发明人苗峰张铭李子昂杨旭黄轶周晓莉汪小林陈锦阳所(普通合伙)50313专利代理师雷钞一种超大桁架结构拼装预调值的智能分析方法本发明公开了一种超大桁架结构拼装预调段基本模型的关键数据中的节点信息和单元信据中提取出施工阶段基本模型的关键数据并整21.一种超大桁架结构拼装预调值的智能分析方法，其特征在于，包括以下步骤：A1:建立设计阶段基本模型，对设计阶段基本模型的信息数据进行预处理后提取设计阶段基本模型的关键数据；A2:对设计阶段基本模型的关键数据中的节点信息和单元信息进行分类标定；其中，设计阶段基本模型的节点信息包括：支座节点、上弦结构节点、下弦结构节点；设计阶段基本模型的单元信息包括：上弦杆单元、下弦杆单元、支座处支承单元、竖腹杆单元、斜腹杆单A3:根据设计阶段基本模型的节点和单元的分类信息，设定施工阶段中起吊阶段、弦杆连接阶段、松钩阶段以及支座位置斜腹杆连接阶段的连接节点信息和连接单元信息，建立施工阶段基本模型；并从施工阶段基本模型的信息数据中提取出施工阶段基本模型的关键数据；其中，关键数据包括节点信息、单元信息、边界条件信息和荷载工况信息；其中，施工阶段基本模型包括起吊阶段基本模型、弦杆连接阶段基本模型、松钩阶段基本模型以及支座位置斜腹杆连接阶段基本模型；其中，施工阶段基本模型的节点信息包括：支座节点、上弦结构节点、下弦结构节点、起拱控制点、单元施工连接断点、起吊组件内部节点、支座已装单元内部节点；施工阶段模型单元信息包括：上弦杆单元、下弦杆单元、支座处支承单元、竖腹杆单元、斜腹杆单元、吊索单元、起吊组件包含单元、支座已装单元、起吊后装单元；A4:将施工阶段基本模型的关键数据和其他数据整合，生成施工阶段基本模型的所有信息数据；其中，其他数据包括建模的版本信息、结构类型信息、材料信息、截面信息；A5:使用MIDASGen结构分析软件读入施工阶段基本模型的所有信息数据，由MIDASGen结构分析软件根据内设程序进行计算分析，得到计算结果；A6:从计算结果中提取用于计算拼装预调值的施工阶段基本模型的节点变形数据，并计算得到拼装预调值；A7:通过MIDASGen结构分析软件自动生成带有节点编号、单元编号、节点分类、单元分类、结果显示展示的可旋转观察的三维立体模型。2.根据权利要求1所述的超大桁架结构拼装预调值的智能分析方法，其特征在于：步骤A6中，拼装预调值通过以下公式计算：式中，△p为拼装预调值，△pa为预变形设计值，△pd,主桁架自重为主桁架自重的预变形设计值，△p,起吊阶段为抵消起吊阶段变形值的预变形值，△p,松钩阶段为抵消松钩阶段变形值的预变形值。3.根据权利要求1所述的超大桁架结构拼装预调值的智能分析方法，其特征在于：施工阶段包括：起吊阶段：将结构构件拼装成设计阶段的基本模型组件后，使用吊机通过吊索在组件吊点位置施加起吊力，将组件吊装至目标位置；弦杆连接阶段：组件吊装至目标位置后，将上弦杆和下弦杆连接在组件的连接位，连接过程中组件吊点不松钩，待连接完成后进行松钩；松钩阶段：松钩后，组件的自重荷载不再通过组件吊点传递，转为从连接位置传递至支3支座位置斜腹杆连接阶段：吊机将支座位置斜腹杆吊装至目标位置，进行补档连接。4技术领域[0001]本发明属于建筑结构的智能计算技术领域，具体涉及一种超大桁架结构拼装预调值的智能分析方法。背景技术[0002]为满足场馆或厂房建筑大空间、大荷载的需求，通常其建筑结构形式会使用超大桁架结构。超大桁架结构的建造质量控制是项目完成的关键因素之一。其中，预变形是控制钢结构完成度的重点工作。预变形是指为使施工完成后的结构或构件达到设计几何定位的控制目标，预先进行的初始变形设置。超大桁架结构，其单榀桁架结构一般由多跨构成，每跨桁架结构自重大，通常吊装提升到位后与支座处的构件连接。由于桁架结构本身自重较大，在安装过程中会因为边界条件的改变而产生施工过程的附加变形。为保证结构完成时的标高位形满足建筑要求，需在结构加工制造或拼装组装阶段施加预变形，从而抵消或减小施工阶段的附加变形。施工过程是一个时变过程，要计算施工中的附加变形，需根据吊装分段、安装顺序等因素，建立多个不同构成、不同边界条件的基本模型，并分别对各个模型的分析结果进行提取，计算得到预变形值。多模型的建立，一方面需要较多工作量，在建立过程和数据分析中都存有偏差的可能性，另一方面当吊装分段等关键条件发生调整变化时，就需要重新进行模型建立和数据分析的过程，较为繁琐。通过输入参数值，确定各个模型的构成逻辑，由程序自动生成各个阶段的基本模型，并进行计算和结果处理，实现超大桁架结构施工过程拼装预调值的智能分析。方法可提高分析效率和准确性，进一步的，在过程中增加模型的可视化，可辅助保证模型参数输入的正确性。发明内容[0004]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种超大桁架结构拼装预调值的智能分析方法，在设计阶段基本模型的关键数据基础上，通过节点、单元分类标定，设定施工阶段中起吊阶段、弦杆连接阶段、松钩阶段以及支座位置斜腹杆连接阶段的连接节点信息和连接单元信息来确定各个施工阶段基本模型的构成逻辑，由程序自动生成施工阶段中各个阶段的基本模型，并进行计算和结果处理，实现超大桁架结构施工过程拼装预调值的智能分析。[0006]本发明提供一种超大桁架结构拼装预调值的智能分析方法，包括以下步骤：[0007]A1:建立设计阶段基本模型，从设计阶段基本模型的信息数据中提取设计阶段基本模型的关键数据；[0008]A2:对设计阶段基本模型的关键数据中的节点信息和单元信息进行分类标定；[0009]A3:根据设计阶段基本模型的节点和单元的分类信息，设定施工阶段中起吊阶段、弦杆连接阶段、松钩阶段以及支座位置斜腹杆连接阶段的连接节点信息和连接单元信息，建立施工阶段基本模型；并从施工阶段基本模型的信息数据中提取出施工阶段基本模型的5关键数据；其中，施工阶段基本模型包括起吊阶段基本模型、弦杆连接阶段基本模型、松钩阶段基本模型以及支座位置斜腹杆连接阶段基本模型；[0010]A4:将施工阶段基本模型的关键数据和其他数据整合，生成施工阶段基本模型的所有信息数据；MIDASGen结构分析软件根据内设程序进行计算分析，得到计算结果；[0012]A6:从计算结果中提取用于计算拼装预调值的施工阶段基本模型的节点变形数据，并计算得到拼装预调值；[0013]A7:通过MIDASGen结构分析软件自动生成带有节点编号、单元编号、节点分类、单元分类、结果显示等展示的可旋转观察的三维立体模型。[0014]进一步，步骤A6中，拼装预调值通过以下公式计算：形设计值，△p,起吊阶段为抵消起吊阶段变形值的预变形值，Ap,松钩阶段为抵消松钩阶段变形值的预变形值。[0017]进一步，所述关键数据包括节点信息、单元信息、边界条件信息和荷载工况信息，其他数据包括建模的版本信息、结构类型信息、材料信息、截面信息。[0018]进一步，设计阶段基本模型的节点信息包括：支座节点、上弦结构节点、下弦结构节点；设计阶段基本模型的单元信息包括：上弦杆单元、下弦杆单元、支座处支承单元、竖腹杆单元、斜腹杆单元。[0019]进一步，施工阶段基本模型的连接节点信息包括：支座节点、上弦结构节点、下弦结构节点、起拱控制点、单元施工连接断点、起吊组件内部节点、支座已装单元内部节点；施工阶段模型的连接单元信息包括：上弦杆单元、下弦杆单元、支座处支承单元、竖腹杆单元、斜腹杆单元、吊索单元、起吊组件包含单元、支座已装单元、起吊后装单元。[0020]进一步，施工阶段包括：[0021]起吊阶段：将结构构件拼装成设计阶段的基本模型组件后，使用吊机通过吊索在组件吊点位置施加起吊力，将组件吊装至目标位置；[0022]弦杆连接阶段：组件吊装至目标位置后，将上弦杆和下弦杆连接在组件的连接位，连接过程中组件吊点不松钩，待连接完成后进行松钩；[0023]松钩阶段：松钩后，组件的自重荷载不再通过组件吊点传递，转为从连接位置传递至支座；[0024]支座位置斜腹杆连接阶段：吊机将支座位置斜腹杆吊装至目标位置，进行补档连[0025]本发明的有益效果在于：[0026]本发明在设计阶段基本模型的关键数据基础上，通过节点、单元分类标定，设定施工阶段中起吊阶段、弦杆连接阶段、松钩阶段以及支座位置斜腹杆连接阶段的连接节点信息和连接单元信息来确定各个施工阶段基本模型的构成逻辑，由程序自动生成施工阶段中各个阶段的基本模型，并进行计算和结果处理，实现超大桁架结构施工过程拼装预调值的6智能分析。方法可提高分析效率和准确性，进一步的，在过程中增加模型的可视化，可辅助保证模型参数输入的正确性。[0027]本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明[0028]为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：[0029]图1为本发明实施例的智能分析方法流程图；[0030]图2为本发明实施例的阶段a的桁架结构示意图；[0031]图3为本发明实施例的阶段b的桁架结构示意图；[0032]图4为本发明实施例的阶段c的桁架结构示意图；[0033]图5为本发明实施例的阶段d的桁架结构示意图；[0034]图6为本发明实施例的阶段d的节点信息和单元信息示意图；[0035]图7为本发明实施例的阶段a的节点信息和单元信息示意图；[0036]图8为本发明实施例的支座已装单元的节点信息示意图。[0037]附图标记：支座节点1、上弦结构节点2、下弦结构节点3、起拱控制点4、单元施工连接断点5、起吊组件内部节点6、支座已装单元内部节点7、上弦杆单元8、下弦杆单元9、支座处支承单元10、竖腹杆单元11、斜腹杆单元12、吊索单元13、起吊组件包含单元14、支座已装单元15、起吊后装单元16。具体实施方式[0038]如图1~8所示，本发明提供一种超大桁架结构拼装预调值的智能分析方法，包括以下步骤：[0039]A1:建立设计阶段基本模型，对设计阶段基本模型的信息数据进行数据预处理后，从设计阶段基本模型的信息数据中提取关键数据，其中，所述关键数据包括节点信息、单元信息、边界条件信息和荷载工况信息等；其中，预处理方式为本领域的常规技术手段，在此不再赘述；[0040]A2:对设计阶段基本模型的关键数据中的节点信息和单元信息进行分类标定，其中，设计阶段基本模型的节点信息包括：支座节点1、上弦结构节点2、下弦结构节点3;设计阶段的基本模型的单元信息包括：上弦杆单元8、下弦杆单元9、支座处支承单元10、竖腹杆单元11、斜腹杆单元12;[0041]A3:根据设计阶段基本模型的节点和单元的分类信息，设定施工阶段中起吊阶段、弦杆连接阶段、松钩阶段以及支座位置斜腹杆连接阶段的连接节点信息和连接单元信息作为模型参数，并输入模型参数值以建立施工阶段基本模型；并从施工阶段基本模型的信息数据中提取出施工阶段基本模型的关键数据；[0042]其中，施工阶段的基本模型的连接节点信息包括：支座节点1、上弦结构节点2、下弦结构节点3、起拱控制点4、单元施工连接断点5、起吊组件内部节点6、支座已装单元内部710、竖腹杆单元11、斜腹杆单元12、吊索单元13、起吊组件包含单元14、支座已装单元15、起件的节点；下弦结构节点，指包含于下弦杆件的节点；起拱控制点，指桁架拼装时，施加拼装预调值(预变形)的节点；单元施工连接断点，指桁架在建造施工过程中分段的断点，在建造施工过程中，桁架通过构件(或单元)在单元施工连接断点的位置连接，形成整体；起吊组件内部节点，指吊装部分包含于内部的结构节点；支座已装单元内部节点，指支座位置已经安装完成的单元，其包含于内部的结构节点。[0043]A4:将施工阶段基本模型的关键数据与关键数据之外的整体数据，生成各阶段基本模型的所有信息数据；其中，其他数据指构成模型所有数据中的非关键数据，其他数据包括建模的版本信息、结构类型信息、材料信息、截面信息。算分析，得到计算结果；[0045]A6:结果数据处理：从计算结果中提取用于计算拼装预调值的施工阶段基本模型的节点变形数据，并计算得到拼装预调值；其中，从计算结果提取的变形数据包括：起拱控形值、单元施工连接断点的变形值以及设计单位给出的预变形设计值计算；(其他荷载的预变形设计值为预变形设计值减去桁架自重的预变形设计值),控制节点的变形值即为构件拼装预调值，构件拼装预调值方向与变形值方向相反；[0048]式中，△p为拼装预调值，△pa为预变形设计值，Apd,主桁架自重为主桁架自重的预变形设计值，△p,起吊阶段为抵消起吊阶段变形值的预变形值，Ap,松钩阶段为抵消松钩阶段变形值的预变形值；活载作用的预变形设计值(抵消活载作用下的变形值),恒载作用的预变形设计值包括主桁架自重的预变形设计值和其他恒载的预变形设计值；获得；,“起吊阶段下弦杆单元的单元施工连接断点的变形值”为,其中，因为存在多个节点，应对各个节点分别进行计8算，另外，就位连接(弦杆连接)阶段通常采用先连接下弦杆单元再连接上弦杆单元，因此被减项取下弦杆单元的单元施工连接断点的变形值，对于超大桁架的吊装，存在2个下弦杆单元施工连接断点，取两者的平均值；[0052]抵消就位连接(弦杆连接)变形值的预变形值，在施工过程中主要涉及焊接施工，因此可忽略不计；算获得，记“抵消就位连接(松钩)变形值的预变形值”为△p,松钩阶段，起拱控制点的变形值”为△起拱控制点，松钩阶段，“就位连接(松钩)阶段下弦杆单元的单元施对各个节点分别进行计算，另，对于超大桁架的吊装，存在2个下弦杆单元施工连接断点，取