一种基于协同设计的异形曲面钢箱拱肋建模及深化设计方法与流程

本发明涉及钢结构加工制造工程设计及施工，具体为一种基于协同设计的异形曲面钢箱拱肋建模及深化设计方法。

背景技术：

1、高速公路桥梁作为交通公路网重要组成部分，不仅需要满足技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理、保护环境、节约资源的要求，还需满足建筑景观效果要求，故涌现出大批具有景观意义的空间异形结构拱桥。优美的空间异形曲面结构对桥梁结构设计和加工制造提出了更高要求。

2、复杂的异形曲面结构钢箱拱肋建模及结构深化设计工程案例较少，传统的钢结构设计由设计单位独立建模，并绘制形成设计施工图，施工单位在设计施工图的基础上综合考虑监控单位给出的制造预拱度数据，建立适用于施工阶段的三维模型，进而开展深化设计，通过对三维模型进行构件划分、曲面的平面化展开、工程图纸导出等步骤形成加工制造二维施工图纸。在异形曲面钢箱拱肋建模及深化设计过程中存在多次设计信息的传递和转化，为保证制造阶段的图纸完全符合设计意图，需要反复核对，效率低下，同时在对三维曲面结构构件进行平面展开及二维图纸导出时，需要开展大量重复性工作，进一步造成了深化设计效率低下，给异形曲面钢箱拱肋加工制造带来了较大困难。

3、异形曲面钢箱拱肋结构设计及深化设计流程复杂，传统方法从设计环节到施工环节整个流程工作量大，周期长，效率低。通过不断探索优化结构建模及深化设计流程，着力解决整个流程中的关键难点问题，研究形成一套适用于空间异形曲面钢箱拱肋设计建模及深化设计方法，更好地服务于钢结构的设计及加工制造意义重大。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于协同设计的异形曲面钢箱拱肋建模及深化设计方法。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于协同设计的异形曲面钢箱拱肋建模及深化设计方法，包括以下步骤：

5、s1：协同设计分工；

6、建立异形曲面钢箱拱肋建模及深化设计协同机制；

7、s2：模型建立；

8、基于协同设计建立设计阶段参数化模型，对后续工作中需要修改的模型部分进行精细化参数建模，通过调整关键控制线参数即可快速调整模型，形成可供施工阶段深化设计的参数化模型；通过软件平台或硬盘存储协同设计过程中产生的阶段性成果，并与参与各方共享，监控单位提供拱肋加工制造线形数据，施工单位主导确定拱肋节段及板单元划分方案，并完成参数化设计模型建立后的深化设计。

9、s3：深化设计；

10、施工阶段深化设计时，在曲面展开和二维图纸导出环节进行软件功能的二次开发，实现异形曲面构件批量化展开和二维工程图纸的批量化导出。

11、优选的，所述s1中，所述协同设计中，各协同单位包括设计、施工、监控单位。

12、优选的，所述s2中，模型建立具体包括：协同设计建模、建立设计阶段参数化模型、调整模型控制线参数和建立施工阶段参数化模型。有别于传统施工项目在设计施工二维图的基础上逆向建立三维模型，通过在建设项目前期开展模型建立工作，可以基于统一的参数化三维模型开展后续工作。

13、优选的，所述协同设计建模包含参数化控制轴线及与之相关联的构件。

14、优选的，所述s2中，模型建立在建设项目前期，通过分工配合提高设计阶段参数化建模及施工阶段深化设计效率，避免因信息沟通不畅造成模型及深化设计成果的反复修改变更。基于协同设计建立的结构模型包含参数化控制轴线及与之相关联的构件；模型深化设计阶段通过软件的二次开发，实现异形曲面构件批量化展开和工程图纸的批量化导出，从而提高深化设计效率。

15、优选的，所述协同设计中各单位分工配合，由设计单位综合整理各方信息，负责结构设计计算及设计阶段参数化模型的建立。

16、优选的，所述s2中，参数化模型选择结构边线及中心线作为控制轴线，采用参数化建模的方式建立控制轴线作为模型的骨架。通过调整控制轴线参数，实现拱肋线形及预拱度的调整，并通过将异形曲面钢箱拱肋的各个实体构件与控制轴线参数化关联，实现构件几何尺寸自动适应轴线调整变化，从而达到方便模型修改调整的目的。根据加工制造过程的结构变形情况调整控制轴线参数，即可形成施工阶段的参数化模型。

17、优选的，所述s3中，具体在深化设计阶段，利用施工阶段的参数化模型，在软件环境下进行异形曲面构件平面展开、二维工程图纸导出。针对现有软件无法进行曲面批量化展开，工程图纸无法批量化导出的问题，进行软件二次开发，实现异形曲面构件批量化展开、工程图纸批量化导出，通过对影响深化设计效率的关键点进行开发优化，从而提高整体的深化设计效率。

18、(三)有益效果

19、与现有技术相比，本发明提供了一种基于协同设计的异形曲面钢箱拱肋建模及深化设计方法，具备以下有益效果：

20、该一种基于协同设计的异形曲面钢箱拱肋建模及深化设计方法，通过确定协同设计机制和任务分工，提高了沟通效率和设计模型建模效率，通过多单位、多专业参与，可以形成满足各方关切的设计模型成果，提高了异形曲面钢箱拱肋设计模型的通用性和准确性；通过合理设计异形曲面钢箱拱肋模型结构，对关键几何参数进行参数化处理，形成了基于设计模型的多阶段可用统一参数化模型，提高了后续模型修改使用的便利性；借助软件二次开发将大量重复性工作进行批量化处理，提高了施工阶段深化设计效率，本发明能有效提高异形曲面钢箱拱肋等复杂造型钢结构设计及深化设计成果质量，大大提高工作效率。

技术特征：

1.一种基于协同设计的异形曲面钢箱拱肋建模及深化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于协同设计的异形曲面钢箱拱肋建模及深化设计方法，其特征在于：所述s1中，所述协同设计中，各协同单位包括设计、施工、监控单位。

3.根据权利要求1所述的一种基于协同设计的异形曲面钢箱拱肋建模及深化设计方法，其特征在于：所述s2中，模型建立具体包括：协同设计建模、建立设计阶段参数化模型、调整模型控制线参数和建立施工阶段参数化模型。

4.根据权利要求3所述的一种基于协同设计的异形曲面钢箱拱肋建模及深化设计方法，其特征在于：所述协同设计建模包含参数化控制轴线及与之相关联的构件。

5.根据权利要求1所述的一种基于协同设计的异形曲面钢箱拱肋建模及深化设计方法，其特征在于：所述s2中，模型建立在建设项目前期。

6.根据权利要求1所述的一种基于协同设计的异形曲面钢箱拱肋建模及深化设计方法，其特征在于：所述协同设计中各单位分工配合，由设计单位综合整理各方信息，负责结构设计计算及设计阶段参数化模型的建立。

7.根据权利要求1所述的一种基于协同设计的异形曲面钢箱拱肋建模及深化设计方法，其特征在于：所述s2中，参数化模型选择结构边线及中心线作为控制轴线，采用参数化建模的方式建立控制轴线作为模型的骨架。

8.根据权利要求1所述的一种基于协同设计的异形曲面钢箱拱肋建模及深化设计方法，其特征在于：所述s3中，具体在深化设计阶段，利用施工阶段的参数化模型，通过软件二次开发实现异形曲面构件平面批量化展开、二维工程图纸批量化导出，从而提高整体的深化设计效率。

技术总结
本发明涉及钢结构加工制造工程设计及施工技术领域，且公开了一种基于协同设计的异形曲面钢箱拱肋建模及深化设计方法，包括以下步骤：S1：协同设计分工，建立异形曲面钢箱拱肋建模和深化设计协同机制；S2：模型建立，基于协同设计建立设计阶段参数化模型和施工阶段参数化模型，S3：深化设计，施工阶段深化设计时，在曲面展开和二维图纸导出环节进行软件功能的二次开发，实现异形曲面构件批量化展开和二维工程图纸的批量化导出。本发明能有效提高异形曲面钢箱拱肋等复杂造型钢结构设计及深化设计成果质量，大大提高工作效率。

技术研发人员：王迎彬,李国华,李阳,王海峰,令志伟,张新明,代志辉
受保护的技术使用者：中铁上海工程局集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15