一種預制鋼筋籠模塊分解系統及方法與流程

本發明涉及超高層建筑領域，具體涉及一種預制鋼筋籠模塊分解系統及方法。

背景技術：

BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)的思想起源于20世紀70年代，最先于2003年應用于美國，此后BIM技術引進到國內并得到了迅速發展。BIM能夠在建立建筑物立體模型的基礎上加入時間進度與成本造價信息，形成項目5D模型，對建設項目的全壽命周期進行預測、管理。目前，BIM技術在結構較為復雜的超高層項目中已有比較廣泛的應用。

近幾十年，我國各大城市陸續建成了一批超高層建筑。隨著社會經濟的發展，擬建超高層建筑的數量直線上升，截止2015年底，在建和規劃修建的高度250以上超高層建筑超過200座。目前，絕大多數超高層結構采用的核心筒結構筒體具有配筋量大、作業空間相對較小等特點，在施工過程中會造成鋼筋定位、綁扎困難等問題。

綠色施工是國家對建筑行業施工過程提出的新挑戰，要求在施工過程中盡可能的節約資源，保護環境。目前，超高層建筑核心筒的鋼筋綁扎主要在施工現場由工人手工綁扎或焊接完成，耗時耗力，電焊產生的廢氣會對周邊環境造成污染。同時，大型鋼筋籠的工廠預制、運輸技術相對成熟，能夠勝任超高層建筑的鋼筋籠預制加工與運輸工作。

技術實現要素：

本發明提供了一種預制鋼筋籠模塊分解系統及方法，以解決現有技術中存在的耗時耗力以及對環境污染大的問題。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種預制鋼筋籠模塊分解系統，包括用戶輸入模塊、與所述用戶輸入模塊連接的三維模型生成模塊、鋼筋籠分解模塊、吊點設計模塊、胎架體系生成模塊以及與所述鋼筋籠分解模塊連接的指導模塊，所述三維模型生成模塊、鋼筋籠分解模塊和吊點設計模塊依次連接。

本發明還提供一種上述預制鋼筋籠模塊分解系統的分解方法，包括以下步驟：

S1：通過所述用戶輸入模塊導入已有結構的BIM模型，所述三維模型生成模塊識別所述BIM模型的鋼筋和鋼骨架單元并生成相應的三維鋼筋骨架模型；

S2：通過所述用戶輸入模塊輸入限制條件，包括預制鋼筋籠加工廠的加工能力、鋼筋籠運輸要求、吊裝設備參數、加工精度以及場地屬性數據；

S3：所述鋼筋籠分解模塊將三維鋼筋骨架模型劃分為滿足步驟S2中的限制條件的鋼筋籠模塊；

S4：所述吊點設計模塊計算各鋼筋籠模塊的重心，根據吊裝設備設置各鋼筋籠模塊的吊點，同時核算起吊狀態下鋼筋籠模塊的受力情況，給出吊點的加固方案；

S5：所述胎架體系生成模塊根據預設的鋼筋籠模塊的定位精度及鋼筋籠模塊自身尺寸、質量生成鋼筋籠胎架體系的布置方式；

S6：所述指導模塊結合CAM技術，生成指導策略指導數控電焊機焊接鋼筋籠模塊。

進一步的，所述步驟S1中，通過鋼筋建模軟件提取所述BIM模型中的鋼筋部分、進行碰撞檢測，并將其轉化為可分解的三維鋼筋骨架模型。

進一步的，所述步驟S2中，通過所述用戶輸入模塊輸入的限制條件用于限定鋼筋籠模塊的最大尺寸和最大質量，以指導后續鋼筋籠模塊劃分。

進一步的，所述步驟S3中，所述鋼筋籠分解模塊通過識別非標準層中與標準層配筋相同或相似的部位，以一層或多層標準層鋼筋為單元進行鋼筋籠模塊劃分。

進一步的，所述步驟S3中，還包括所述鋼筋籠分解模塊在完成鋼筋籠模塊的劃分工作后進行鋼筋籠模塊的預拼裝的工作。

進一步的，所述步驟S3中，對于配置勁性鋼構件的結構部分，所述鋼筋籠分解模塊還需設置鋼筋籠模塊與鋼骨架間的臨時連接構件。

進一步的，所述步驟S3中，所述鋼筋籠分解模塊根據鋼骨架的形式、尺寸、鋼骨架與鋼筋籠模塊的間距，采用短鋼筋、鋼絲繩為臨時連接構件。

進一步的，所述步驟S4中，所述吊點設計模塊根據各鋼筋籠模塊的鋼筋分布情況計算其重心，根據現場吊裝設備與指定的鋼筋籠模塊安裝方式設計各鋼筋籠模塊的起吊方式與吊點；同時初步計算起吊過程中危險工況下鋼筋籠模塊吊點處的應力，并判斷是否需要進行吊點加固。

進一步的，所述步驟S6中，所述指導策略指導機械臂焊接已定位的鋼筋形成鋼筋籠模塊。

本發明提供的預制鋼筋籠模塊分解系統及方法，該系統包括用戶輸入模塊、與所述用戶輸入模塊連接的三維模型生成模塊、鋼筋籠分解模塊、吊點設計模塊、胎架體系生成模塊以及與所述鋼筋籠分解模塊連接的指導模塊，所述三維模型生成模塊、鋼筋籠分解模塊和吊點設計模塊依次連接。通過用戶輸入模塊輸入導入已有結構的BIM模型和限制條件，通過三維模型生成模塊根據導入的BIM模型生成相應的三維鋼筋骨架模型，通過鋼筋籠分解模塊將三維鋼筋骨架模型劃分為滿足該限制條件的鋼筋籠模塊，通過吊點設計模塊根據吊裝設備設置各鋼筋籠模塊的吊點并給出吊點加固方案，通過胎架體系生成模塊生成鋼筋籠胎架體系的布置方式，通過指導模塊生成指導數控電焊機焊接鋼筋籠模塊的指導策略，提高鋼筋籠生產的機械化水平，加快生產速率。本發明將三維鋼筋骨架模型分解為多個方便預制、運輸、吊裝的鋼筋籠模塊，實現鋼筋工程的標準化、工業化、可視化，提高施工效率，降低施工污染。

附圖說明

圖1是本發明預制鋼筋籠模塊分解系統的結構示意圖；

圖2是本發明預制鋼筋籠模塊分解系統的分解流程結圖。

圖中所示：1、用戶輸入模塊；2、三維模型生成模塊；3、鋼筋籠分解模塊；4、吊點設計模塊；5、胎架體系生成模塊；6、指導模塊。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作詳細描述：

如圖1所示，本發明提供了一種預制鋼筋籠模塊分解系統，包括用戶輸入模塊1、與所述用戶輸入模塊1連接的三維模型生成模塊2、鋼筋籠分解模塊3、吊點設計模塊4、胎架體系生成模塊5以及與所述鋼筋籠分解模塊3連接的指導模塊6，所述三維模型生成模塊2、鋼筋籠分解模塊3和吊點設計模塊4依次連接。

如圖2所示，該預制鋼筋籠模塊分解系統的分解方法，包括以下步驟：

S1：通過所述用戶輸入模塊1導入已有結構的BIM模型，所述三維模型生成模塊2識別所述BIM模型的鋼筋和鋼骨架單元并生成相應的三維鋼筋骨架模型；具體的，所述三維模型生成模塊2通過REVIT或廣聯達BIM鋼筋建模軟件，提取所述BIM模型中的鋼筋部分、進行碰撞檢測，并將其轉化為可分解的三維鋼筋骨架模型。

S2：通過所述用戶輸入模塊1輸入限制條件，包括預制鋼筋籠加工廠的加工能力、鋼筋籠運輸要求、吊裝設備參數、加工精度以及場地屬性數據；上述限制條件用于限定鋼筋籠模塊的最大尺寸和最大質量，以指導后續鋼筋籠模塊分解。需要說明的是，鋼筋籠模塊劃分與單個鋼筋籠模的塊尺寸、質量有密切聯系，該系統將根據用戶輸入的加工、運輸、吊裝能力等參數計算出單個鋼筋籠模塊的質量和尺寸范圍，并以此為基礎對進行后續的模塊劃分、吊點設計等工作。

S3：所述鋼筋籠分解模塊3將三維鋼筋骨架模型劃分為滿足步驟S2中的限制條件的鋼筋籠模塊；所述鋼筋籠分解模塊3通過識別非標準層中與標準層配筋相同或相似的部位，以一層或多層標準層鋼筋為單元進行鋼筋籠模塊劃分。系統根據已導入相關規范，對核心筒整體鋼筋骨架進行智能劃分，劃分時主要考慮以下幾個原則：系統首先根據用戶輸入的一個或多個標準層，對標準層的鋼筋骨架進行劃分，以得到盡量少的鋼筋籠模塊類型，簡化鋼筋籠模塊間接頭設計工作，減少預制所需的鋼筋籠胎架體系及場地；系統根據鋼筋的布置位置與作用選擇正確的鋼筋截斷區域，如梁端鋼筋在長度的三分之一處截斷；系統劃分鋼筋籠模塊時，盡量將復雜節點包含于整個預制鋼筋籠模塊內，消除復雜節點鋼筋、箍筋位置重合導致的拼裝困難，確保拼裝方便可行。且對于配置勁性鋼構件的結構部分，所述鋼筋籠分解模塊3還需設置鋼筋籠模塊與鋼骨架間的臨時連接構件，具體的，根據鋼骨架的形式、尺寸、鋼骨架與鋼筋籠模塊的間距，設計短鋼筋、鋼絲繩等的臨時連接構件。當然該步驟中還包括通過REVIT或廣聯達BIM鋼筋建模軟件在完成鋼筋籠模塊的劃分工作后進行鋼筋籠模塊的預拼裝的工作，防止復雜節點出現碰撞現象影響施工進度，同時預警在拼裝過程中的潛在難點，如鋼筋籠模塊與已有結構間距過近、鋼筋籠模塊間高空對接困難等，供施工人員參考、研究。BIM鋼筋建模軟件在三維鋼筋骨架模型生成、鋼筋籠模塊劃分、預拼裝等方面實現了完全的立體化、可視化，同時可進行拼裝全過程碰撞檢測，提早發現設計沖突問題，預先得知拼裝困難區域，能夠有效加快施工進度，增大項目的整體可控程度。

S4：所述吊點設計模塊4計算各鋼筋籠模塊的重心，根據吊裝設備設置各鋼筋籠模塊的吊點，同時核算起吊狀態下鋼筋籠模塊的受力情況，給出吊點的加固方案；具體的，所述吊點設計模塊4根據各鋼筋籠模塊的鋼筋分布情況計算其重心，根據現場吊裝設備與指定的鋼筋籠模塊安裝方式設計各鋼筋籠模塊的起吊方式與吊點；同時初步計算起吊過程中危險工況下鋼筋籠模塊吊點處的應力，并判斷是否需要進行吊點加固。即根據鋼筋籠模塊質量初步核算吊點的承載能力，并在鋼筋籠模塊自重大于承載能力時提出警告，供施工人員參考，決定是否需對吊點進行加固。

S5：所述胎架體系生成模塊5根據預設的鋼筋籠模塊的定位精度及鋼筋籠模塊自身尺寸、質量生成鋼筋籠胎架體系的布置方式；具體的，系統內置常用的幾種預制鋼筋籠胎架形式，胎架體系生成模塊5根據用戶預設的鋼筋籠模塊的定位精度及鋼筋籠自身尺寸、質量自動生成鋼筋籠胎架體系的組合模式，供鋼筋籠預制企業參考。

S6：所述指導模塊6結合CAM(computer Aided Manufacturing，計算機輔助制造)技術，生成指導策略指導數控電焊機焊接鋼筋籠模塊。所述指導模塊6能夠生成預制件加工工廠CAM軟件兼容的文件形式，指導機械臂焊接已定位的鋼筋形成鋼筋籠模塊，提高鋼筋籠生產的機械化水平，加快生產速率。

本發明提供的預制鋼筋籠模塊分解系統及方法，該系統包括用戶輸入模塊1、三維模型生成模塊2、鋼筋籠分解模塊3、吊點設計模塊4、胎架體系生成模塊5以及指導模塊6。通過用戶輸入模塊1輸入導入已有結構的BIM模型和限制條件，通過三維模型生成模塊2根據導入的BIM模型生成相應的三維鋼筋骨架模型，通過鋼筋籠分解模塊3將三維鋼筋骨架模型劃分為滿足該限制條件的鋼筋籠模塊，通過吊點設計模塊4根據吊裝設備設置各鋼筋籠模塊的吊點并給出吊點加固方案，通過胎架體系生成模塊5生成鋼筋籠胎架體系的布置方式，通過指導模塊6生成指導數控電焊機焊接鋼筋籠模塊的指導策略，提高鋼筋籠生產的機械化水平，加快生產速率。本發明將三維鋼筋骨架模型分解為多個方便預制、運輸、吊裝的鋼筋籠模塊，實現鋼筋工程的標準化、工業化、可視化，提高施工效率，降低施工污染。

雖然說明書中對本發明的實施方式進行了說明，但這些實施方式只是作為提示，不應限定本發明的保護范圍。在不脫離本發明宗旨的范圍內進行各種省略、置換和變更均應包含在本發明的保護范圍內。