一种预制钢筋笼模块分解系统及方法与流程

本发明涉及超高层建筑领域，具体涉及一种预制钢筋笼模块分解系统及方法。

背景技术：

BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)的思想起源于20世纪70年代，最先于2003年应用于美国，此后BIM技术引进到国内并得到了迅速发展。BIM能够在建立建筑物立体模型的基础上加入时间进度与成本造价信息，形成项目5D模型，对建设项目的全寿命周期进行预测、管理。目前，BIM技术在结构较为复杂的超高层项目中已有比较广泛的应用。

近几十年，我国各大城市陆续建成了一批超高层建筑。随着社会经济的发展，拟建超高层建筑的数量直线上升，截止2015年底，在建和规划修建的高度250以上超高层建筑超过200座。目前，绝大多数超高层结构采用的核心筒结构筒体具有配筋量大、作业空间相对较小等特点，在施工过程中会造成钢筋定位、绑扎困难等问题。

绿色施工是国家对建筑行业施工过程提出的新挑战，要求在施工过程中尽可能的节约资源，保护环境。目前，超高层建筑核心筒的钢筋绑扎主要在施工现场由工人手工绑扎或焊接完成，耗时耗力，电焊产生的废气会对周边环境造成污染。同时，大型钢筋笼的工厂预制、运输技术相对成熟，能够胜任超高层建筑的钢筋笼预制加工与运输工作。

技术实现要素：

本发明提供了一种预制钢筋笼模块分解系统及方法，以解决现有技术中存在的耗时耗力以及对环境污染大的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种预制钢筋笼模块分解系统，包括用户输入模块、与所述用户输入模块连接的三维模型生成模块、钢筋笼分解模块、吊点设计模块、胎架体系生成模块以及与所述钢筋笼分解模块连接的指导模块，所述三维模型生成模块、钢筋笼分解模块和吊点设计模块依次连接。

本发明还提供一种上述预制钢筋笼模块分解系统的分解方法，包括以下步骤：

S1：通过所述用户输入模块导入已有结构的BIM模型，所述三维模型生成模块识别所述BIM模型的钢筋和钢骨架单元并生成相应的三维钢筋骨架模型；

S2：通过所述用户输入模块输入限制条件，包括预制钢筋笼加工厂的加工能力、钢筋笼运输要求、吊装设备参数、加工精度以及场地属性数据；

S3：所述钢筋笼分解模块将三维钢筋骨架模型划分为满足步骤S2中的限制条件的钢筋笼模块；

S4：所述吊点设计模块计算各钢筋笼模块的重心，根据吊装设备设置各钢筋笼模块的吊点，同时核算起吊状态下钢筋笼模块的受力情况，给出吊点的加固方案；

S5：所述胎架体系生成模块根据预设的钢筋笼模块的定位精度及钢筋笼模块自身尺寸、质量生成钢筋笼胎架体系的布置方式；

S6：所述指导模块结合CAM技术，生成指导策略指导数控电焊机焊接钢筋笼模块。

进一步的，所述步骤S1中，通过钢筋建模软件提取所述BIM模型中的钢筋部分、进行碰撞检测，并将其转化为可分解的三维钢筋骨架模型。

进一步的，所述步骤S2中，通过所述用户输入模块输入的限制条件用于限定钢筋笼模块的最大尺寸和最大质量，以指导后续钢筋笼模块划分。

进一步的，所述步骤S3中，所述钢筋笼分解模块通过识别非标准层中与标准层配筋相同或相似的部位，以一层或多层标准层钢筋为单元进行钢筋笼模块划分。

进一步的，所述步骤S3中，还包括所述钢筋笼分解模块在完成钢筋笼模块的划分工作后进行钢筋笼模块的预拼装的工作。

进一步的，所述步骤S3中，对于配置劲性钢构件的结构部分，所述钢筋笼分解模块还需设置钢筋笼模块与钢骨架间的临时连接构件。

进一步的，所述步骤S3中，所述钢筋笼分解模块根据钢骨架的形式、尺寸、钢骨架与钢筋笼模块的间距，采用短钢筋、钢丝绳为临时连接构件。

进一步的，所述步骤S4中，所述吊点设计模块根据各钢筋笼模块的钢筋分布情况计算其重心，根据现场吊装设备与指定的钢筋笼模块安装方式设计各钢筋笼模块的起吊方式与吊点；同时初步计算起吊过程中危险工况下钢筋笼模块吊点处的应力，并判断是否需要进行吊点加固。

进一步的，所述步骤S6中，所述指导策略指导机械臂焊接已定位的钢筋形成钢筋笼模块。

本发明提供的预制钢筋笼模块分解系统及方法，该系统包括用户输入模块、与所述用户输入模块连接的三维模型生成模块、钢筋笼分解模块、吊点设计模块、胎架体系生成模块以及与所述钢筋笼分解模块连接的指导模块，所述三维模型生成模块、钢筋笼分解模块和吊点设计模块依次连接。通过用户输入模块输入导入已有结构的BIM模型和限制条件，通过三维模型生成模块根据导入的BIM模型生成相应的三维钢筋骨架模型，通过钢筋笼分解模块将三维钢筋骨架模型划分为满足该限制条件的钢筋笼模块，通过吊点设计模块根据吊装设备设置各钢筋笼模块的吊点并给出吊点加固方案，通过胎架体系生成模块生成钢筋笼胎架体系的布置方式，通过指导模块生成指导数控电焊机焊接钢筋笼模块的指导策略，提高钢筋笼生产的机械化水平，加快生产速率。本发明将三维钢筋骨架模型分解为多个方便预制、运输、吊装的钢筋笼模块，实现钢筋工程的标准化、工业化、可视化，提高施工效率，降低施工污染。

附图说明

图1是本发明预制钢筋笼模块分解系统的结构示意图；

图2是本发明预制钢筋笼模块分解系统的分解流程结图。

图中所示：1、用户输入模块；2、三维模型生成模块；3、钢筋笼分解模块；4、吊点设计模块；5、胎架体系生成模块；6、指导模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细描述：

如图1所示，本发明提供了一种预制钢筋笼模块分解系统，包括用户输入模块1、与所述用户输入模块1连接的三维模型生成模块2、钢筋笼分解模块3、吊点设计模块4、胎架体系生成模块5以及与所述钢筋笼分解模块3连接的指导模块6，所述三维模型生成模块2、钢筋笼分解模块3和吊点设计模块4依次连接。

如图2所示，该预制钢筋笼模块分解系统的分解方法，包括以下步骤：

S1：通过所述用户输入模块1导入已有结构的BIM模型，所述三维模型生成模块2识别所述BIM模型的钢筋和钢骨架单元并生成相应的三维钢筋骨架模型；具体的，所述三维模型生成模块2通过REVIT或广联达BIM钢筋建模软件，提取所述BIM模型中的钢筋部分、进行碰撞检测，并将其转化为可分解的三维钢筋骨架模型。

S2：通过所述用户输入模块1输入限制条件，包括预制钢筋笼加工厂的加工能力、钢筋笼运输要求、吊装设备参数、加工精度以及场地属性数据；上述限制条件用于限定钢筋笼模块的最大尺寸和最大质量，以指导后续钢筋笼模块分解。需要说明的是，钢筋笼模块划分与单个钢筋笼模的块尺寸、质量有密切联系，该系统将根据用户输入的加工、运输、吊装能力等参数计算出单个钢筋笼模块的质量和尺寸范围，并以此为基础对进行后续的模块划分、吊点设计等工作。

S3：所述钢筋笼分解模块3将三维钢筋骨架模型划分为满足步骤S2中的限制条件的钢筋笼模块；所述钢筋笼分解模块3通过识别非标准层中与标准层配筋相同或相似的部位，以一层或多层标准层钢筋为单元进行钢筋笼模块划分。系统根据已导入相关规范，对核心筒整体钢筋骨架进行智能划分，划分时主要考虑以下几个原则：系统首先根据用户输入的一个或多个标准层，对标准层的钢筋骨架进行划分，以得到尽量少的钢筋笼模块类型，简化钢筋笼模块间接头设计工作，减少预制所需的钢筋笼胎架体系及场地；系统根据钢筋的布置位置与作用选择正确的钢筋截断区域，如梁端钢筋在长度的三分之一处截断；系统划分钢筋笼模块时，尽量将复杂节点包含于整个预制钢筋笼模块内，消除复杂节点钢筋、箍筋位置重合导致的拼装困难，确保拼装方便可行。且对于配置劲性钢构件的结构部分，所述钢筋笼分解模块3还需设置钢筋笼模块与钢骨架间的临时连接构件，具体的，根据钢骨架的形式、尺寸、钢骨架与钢筋笼模块的间距，设计短钢筋、钢丝绳等的临时连接构件。当然该步骤中还包括通过REVIT或广联达BIM钢筋建模软件在完成钢筋笼模块的划分工作后进行钢筋笼模块的预拼装的工作，防止复杂节点出现碰撞现象影响施工进度，同时预警在拼装过程中的潜在难点，如钢筋笼模块与已有结构间距过近、钢筋笼模块间高空对接困难等，供施工人员参考、研究。BIM钢筋建模软件在三维钢筋骨架模型生成、钢筋笼模块划分、预拼装等方面实现了完全的立体化、可视化，同时可进行拼装全过程碰撞检测，提早发现设计冲突问题，预先得知拼装困难区域，能够有效加快施工进度，增大项目的整体可控程度。

S4：所述吊点设计模块4计算各钢筋笼模块的重心，根据吊装设备设置各钢筋笼模块的吊点，同时核算起吊状态下钢筋笼模块的受力情况，给出吊点的加固方案；具体的，所述吊点设计模块4根据各钢筋笼模块的钢筋分布情况计算其重心，根据现场吊装设备与指定的钢筋笼模块安装方式设计各钢筋笼模块的起吊方式与吊点；同时初步计算起吊过程中危险工况下钢筋笼模块吊点处的应力，并判断是否需要进行吊点加固。即根据钢筋笼模块质量初步核算吊点的承载能力，并在钢筋笼模块自重大于承载能力时提出警告，供施工人员参考，决定是否需对吊点进行加固。

S5：所述胎架体系生成模块5根据预设的钢筋笼模块的定位精度及钢筋笼模块自身尺寸、质量生成钢筋笼胎架体系的布置方式；具体的，系统内置常用的几种预制钢筋笼胎架形式，胎架体系生成模块5根据用户预设的钢筋笼模块的定位精度及钢筋笼自身尺寸、质量自动生成钢筋笼胎架体系的组合模式，供钢筋笼预制企业参考。

S6：所述指导模块6结合CAM(computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)技术，生成指导策略指导数控电焊机焊接钢筋笼模块。所述指导模块6能够生成预制件加工工厂CAM软件兼容的文件形式，指导机械臂焊接已定位的钢筋形成钢筋笼模块，提高钢筋笼生产的机械化水平，加快生产速率。

本发明提供的预制钢筋笼模块分解系统及方法，该系统包括用户输入模块1、三维模型生成模块2、钢筋笼分解模块3、吊点设计模块4、胎架体系生成模块5以及指导模块6。通过用户输入模块1输入导入已有结构的BIM模型和限制条件，通过三维模型生成模块2根据导入的BIM模型生成相应的三维钢筋骨架模型，通过钢筋笼分解模块3将三维钢筋骨架模型划分为满足该限制条件的钢筋笼模块，通过吊点设计模块4根据吊装设备设置各钢筋笼模块的吊点并给出吊点加固方案，通过胎架体系生成模块5生成钢筋笼胎架体系的布置方式，通过指导模块6生成指导数控电焊机焊接钢筋笼模块的指导策略，提高钢筋笼生产的机械化水平，加快生产速率。本发明将三维钢筋骨架模型分解为多个方便预制、运输、吊装的钢筋笼模块，实现钢筋工程的标准化、工业化、可视化，提高施工效率，降低施工污染。

虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。