【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑钢结构数字化设计与分析，特别是涉及到基于bim的建筑钢结构深化设计及虚拟预拼装系统。
技术介绍
1、在建筑工程领域，钢结构支撑架因其高强度、轻质和施工便捷性而得到广泛应用。这些支撑架主要用于在施工过程中提供临时或永久的结构支持，确保施工安全和工程质量。随着建筑技术的发展，对钢结构支撑架的性能要求也越来越高，包括承载能力、稳定性、调节灵活性以及适应不同施工环境的能力。
2、在现有技术中，专利文献cn 109267767 a中提出了一种建筑支撑架结构，该结构通过可旋转的主钢制固定脚和联动绕柱等设计，提高了支撑架的灵活性和稳定性。
3、专利文献cn 109098471a介绍了一种建筑工程钢结构支撑架，该支撑架通过回转装置和可调节的承重梁提高了支撑架的调节能力和适用范围。
4、专利文献cn 109149470 a则提出了一种可调整支撑高度的钢结构侧壁支架，该支架通过液压系统实现支撑高度的调整，提供了一种灵活调节支撑高度的解决方案。
5、然而，这些技术可在支撑架的稳定性、承载能力和适应不同施工条件的能力方面存在局限，在钢结构快速部署、高度调节以及与其他施工设备的协同工作的详细解决方案仍有待完善。
6、随着建筑技术的发展，钢结构设计和施工越来越依赖于先进的计算机模拟技术，如有限元分析（fea）和建筑信息模型（bim）。这些技术能够提高设计精度，优化施工方案，并提前预测潜在的问题。
7、其中，有限元分析软件，例如ansys和abaqus，已被广泛应用于钢
8、而建筑信息模型（bim）技术，如revit和archicad，提供了一个集成的三维模型环境，使设计师和工程师能够在施工前预测和解决设计和施工中的冲突。bim技术通过创建建筑物的数字模型，允许设计师、工程师和承包商在施工前更好地可视化项目，并在施工过程中进行协调。
9、然而，现有技术中bim软件与其他工程软件之间的兼容性可能存在限制。这种兼容性问题可能导致数据交换时的丢失或错误，需要人工干预进行修正，这不仅增加了工作量，也可能引入额外的错误。
10、此外，不同软件平台之间的数据转换可能不够流畅，影响了多专业团队间的协同工作效率。而且bim模型的创建和维护需要高度专业化的知识和技能。对于复杂结构的精细化建模，如空间结构、弯扭构件和异形构件，需要设计人员具备高级的操作技能和深入的理解。这可能导致设计和施工团队在应用bim技术时面临较高的技术门槛，限制了bim技术的普及和应用深度。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供基于bim的建筑钢结构深化设计及虚拟预拼装系统，以克服现有技术的不足。
2、基于本专利技术的第一个主要方面，提供一种基于bim的建筑钢结构深化设计及虚拟预拼装方法，包括如下步骤：
3、s1，构建bim系统服务器，在bim系统中进行专业模型软件的集成，将不同专业的模型按照施工逻辑和顺序，采用国际统一格式ifc导入所述bim系统，构成多专业模型集成平台；
4、s2，在所述多专业模型集成平台中创建钢结构的三维模型，输入设计参数和工程数据，以形成精确的几何表示；在所述三维模型的基础上，采用参数化建模方法细化每个构件的几何形状；
5、s3，在所述多专业模型集成平台中通过几何算法检查模型间的相对位置和重叠情况，在模型间建立关联和依赖关系，根据更新幅度公式自动更新模型，并构建变更传播机制，实现不同专业模型的整合和碰撞检测；
6、s4，应用所述多专业模型集成平台中的各专业模型软件进行深化设计，得到深化设计的理论模型；在所述理论模型中优化钢结构节点，生成深化设计图纸和材料清单；
7、s5，按照所述多专业模型集成平台生成的设计图纸和材料清单，将钢结构分段构件控制点的实测三维坐标，采用构件的分段立体试装和卧式立体试组装相结合进行构件试组装，在计算机中模拟拼装形成分段构件的虚拟拼装轮廓模型；
8、s6，将所述虚拟拼装轮廓模型与所述深化设计的理论模型拟合比对，检查分析加工拼装精度，得到所需修改的调整信息；经过校正、修改与模拟拼装，来检查构件摩擦型高强螺栓连接制作加工的节点连接复杂及精度要求的准确性，使工程安装达到零误差的目的。
9、作为进一步的优选方案，所述专业模型软件包括工程基础数据分析系统、鲁班钢筋2017、鲁班土建 2017、鲁班安装 2017、鲁班场布 2017、revit2016、teklastructures20.1、手机app-luban view4.1.0、sketchup 2015、lumion、品茗三维施工策划软件之一或者其组合；所述工程基础数据分析系统至少包括luban explorer、 lubangovern 、luban plan、luban works之一或者其组合。
10、作为进一步的优选方案，所述bim系统服务器通过至少一个交换机分别连接一个企业pds总服务器、若干个企业pds分服务器、若干个移动终端、若干个计算机终端，并且，所述交换机通过企业总路由器连接互联网。
11、作为进一步的优选方案，在步骤s2中所述参数化建模方法包括采用智能赋值算法scia用于复杂的空间结构、弯扭构件和异形构件的赋值，所述智能赋值算法scia包括收集并预处理设计参数和工程数据、对数据进行分类和分组、从数据中提取关键特征、计算特征权重、建立智能赋值模型、采用反向传播算法更新权重和偏置以及对赋值结果进行合理性检验和优化的步骤。
12、作为进一步的优选方案，所述设计参数和工程数据包括复杂空间结构、弯扭构件和异形构件的三维坐标、曲率、扭转角度、材质、强度要求，对这些数据的预处理包括清洗和标准化处理，去除异常值和噪声数据。
13、作为进一步的优选方案，所述从数据中提取关键特征包括：从复杂空间结构中提取节点坐标、连接方式、构件长度比例，从弯扭构件中提取曲率变化率、扭转角度范围、截面形状参数，从异形构件中提取几何形状参数、材质参数、强度参数；并且，包括将所述关键特征构建特征矩阵x。
14、作为进一步的优选方案，所述计算特征权重包括计算特征矩阵的协方差矩阵c ：
15、；
16、式中，x是特征矩阵，为x的转置矩阵，n是样本数量；
17、对协方差矩阵c进行特征值分解，得到特征值和特征向量：
18、=；
19、计算每个特征的权重 ：
20、；
21、式中，m是特征数量；j是遍历所有特征值的索引变量；
22、由每个特征的权重构建权重矩阵w。
23、作为进一步的优选方案，所述建立智能赋值模型，其计算公式表示为：
24、；
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【技术保护点】
1.一种基于BIM的建筑钢结构深化设计及虚拟预拼装方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于BIM的建筑钢结构深化设计及虚拟预拼装方法，其特征在于，所述专业模型软件包括工程基础数据分析系统、鲁班钢筋2017、鲁班土建 2017、鲁班安装 2017、鲁班场布 2017、Revit2016、Tekla Structures20.1、手机APP-Luban View4.1.0、SketchUp 2015、LUMION、品茗三维施工策划软件之一或者其组合；所述工程基础数据分析系统至少包括Luban Explorer、 Luban Govern 、Luban Plan、Luban Works之一或者其组合；
3.根据权利要求1所述的基于BIM的建筑钢结构深化设计及虚拟预拼装方法，其特征在于，在步骤S2中所述参数化建模方法包括采用智能赋值算法SCIA用于复杂的空间结构、弯扭构件和异形构件的赋值，所述智能赋值算法SCIA包括收集并预处理设计参数和工程数据、对数据进行分类和分组、从数据中提取关键特征、计算特征权重、建立智能赋值模型、采用反向传播算法更新
4.根据权利要求3所述的基于BIM的建筑钢结构深化设计及虚拟预拼装方法，其特征在于，所述设计参数和工程数据包括复杂空间结构、弯扭构件和异形构件的三维坐标、曲率、扭转角度、材质、强度要求，对这些数据的预处理包括清洗和标准化处理，去除异常值和噪声数据；
5.根据权利要求4所述的基于BIM的建筑钢结构深化设计及虚拟预拼装方法，其特征在于，所述计算特征权重包括计算特征矩阵的协方差矩阵C ：
6.根据权利要求4所述的基于BIM的建筑钢结构深化设计及虚拟预拼装方法，其特征在于，所述建立智能赋值模型，其计算公式表示为：
7.根据权利要求4所述的基于BIM的建筑钢结构深化设计及虚拟预拼装方法，其特征在于，所述采用反向传播算法更新权重和偏置采用如下均方误差函数：
8.根据权利要求1所述的基于BIM的建筑钢结构深化设计及虚拟预拼装方法，其特征在于，步骤S3中在所述多专业模型集成平台中通过几何算法检查模型间的相对位置和重叠情况包括如下步骤：
9.一种基于BIM的建筑钢结构深化设计及虚拟预拼装系统，用于实现如权利要求1-8中任意一项所述的基于BIM的建筑钢结构深化设计及虚拟预拼装方法，其特征在于，该系统至少包括：
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的基于BIM的建筑钢结构深化设计及虚拟预拼装方法。
11.一种电子设备，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于bim的建筑钢结构深化设计及虚拟预拼装方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于bim的建筑钢结构深化设计及虚拟预拼装方法，其特征在于，所述专业模型软件包括工程基础数据分析系统、鲁班钢筋2017、鲁班土建 2017、鲁班安装 2017、鲁班场布 2017、revit2016、tekla structures20.1、手机app-luban view4.1.0、sketchup 2015、lumion、品茗三维施工策划软件之一或者其组合；所述工程基础数据分析系统至少包括luban explorer、 luban govern 、luban plan、luban works之一或者其组合；
3.根据权利要求1所述的基于bim的建筑钢结构深化设计及虚拟预拼装方法，其特征在于，在步骤s2中所述参数化建模方法包括采用智能赋值算法scia用于复杂的空间结构、弯扭构件和异形构件的赋值，所述智能赋值算法scia包括收集并预处理设计参数和工程数据、对数据进行分类和分组、从数据中提取关键特征、计算特征权重、建立智能赋值模型、采用反向传播算法更新权重和偏置以及对赋值结果进行合理性检验和优化的步骤。
4.根据权利要求3所述的基于bim的建筑钢结构深化设计及虚拟预拼装方法，其特征在于，所述设计参数和工程数据包括复杂空...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨正茂，杨冬升，彭诗苡，邓欣吉，陈燕菲，徐国杰，王家海，杨铠铨，赵勇，刘刚，杨磊，汪应凰，张德培，廖再伦，
申请(专利权)人：贵州建工集团第四建筑工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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