基于数据库的钢筋混凝土结构参数化三维设计方法与流程

本发明涉及三维设计，特别涉及基于数据库的钢筋混凝土结构参数化三维设计方法。

背景技术：

1、钢筋混凝土在现代土木工程中具有非常重要的作用，随着工业软件的发展，三维设计渐入人心，但由于目前设计软件较多，相互不兼容，且各设计软件模块不全难以形成系统体系，参数化困难等问题，使得三维设计效率反而不高。

2、现有技术缺乏钢筋混凝土结构参数化三维设计系统性方法，钢筋混凝土结构三维设计包含三维结构设计，三维结构计算，三维配筋计算以及三维出图等模块，而目前参数化主要集中在三维模型方面及三维结构设计，很少有参数化三维结构计算以及参数化三维配筋计算，且模块之间关联性低，效率不高，三维设计不充分。

技术实现思路

1、本发明所解决的技术问题：提供一种基于数据库的钢筋混凝土结构参数化三维设计方法，解决钢筋混凝土结构三维设计效率低的问题。

2、本发明解决上述技术问题采用的技术方案：基于数据库的钢筋混凝土结构参数化三维设计方法，包括以下步骤：

3、s1、参数化三维模型，用于建立参数可调的混凝土结构的三维模型；

4、s2、参数化结构计算，用于根据参数化模型中的参数判断混凝土结构设计参数是否满足要求，获得满足要求的混凝土结构设计参数；

5、s3、参数化有限元配筋计算，用于根据混凝土结构设计参数进行有限元计算，并根据有限元计算成果进行配筋计算，获得配筋参数；

6、s4、参数化三维出图，用于生成钢筋混凝土结构的三维结构图和钢筋图。

7、进一步的，所述参数化三维模型包括以下步骤：

8、s11、根据钢筋混凝土结构特点，明确三维模型的参数以及参数之间的关系，建立参数集；

9、s12、采用有序几何图形集，根据钢筋混凝土结构特点建立三维模型，所述几何图形包括点、线、面和体，且与参数进行关联；

10、s13、进行三维模型调试检查，确保修改参数后模型无误。

11、进一步的，所述参数化结构计算包括以下步骤：

12、s21、根据混凝土结构和地质特点等，明确稳定计算公式和基底应力计算式，所述稳定性计算公式为抗剪计算公式或者抗剪断计算公式；

13、s22、明确计算荷载与荷载系数，并在参数化三维模型中进行荷载实体参数化，所述荷载实体参数化为将混凝土结构所受的荷载分布以实体的形式显示，并通过参数修改荷载实体，获得相应的参数数据；

14、s23、根据计算荷载生成excel算稿，并与参数化三维模型相关联；

15、s24、在excel算稿中输入从参数化三维模型中读取的参数数据，获得参数化结构的计算结果；

16、s25、根据参数结构化计算结果，判断混凝土结构设计参数是否满足要求，如果不满足，修改设计参数，更新算稿数据，直至满足要求。

17、进一步的，所述抗剪计算公式为：所述抗剪断计算公式为其中，kc为沿基底面的抗滑稳定安全系数，f为结构基底与地基之间的摩擦系数，∑g作用在结构上的全部竖向荷载，∑h为作用在结构上的全部水平向荷载，f′为结构基底与地基之间的抗剪断摩擦系数，c′为闸室基底面与岩石地基之间的抗剪断粘结力，a为结构与底部接触的面积。

18、进一步的，所述基底应力计算式为：其中，∑mx作用在结构上的全部竖向和水平向荷载对于基础底面形心轴x的力矩，∑my为作用在结构上的全部竖向和水平向荷载对于基础底面形心轴y的力矩，wx为结构基底面对于该底面形心轴x的截面矩，wy为结构基底面对于该底面形心轴y的截面矩。

19、进一步的，所述参数化有限元配筋计算包括以下步骤：

20、s31、将满足要求的参数化三维模型文件保存至数据库，并导入有限元软件中；

21、s32、更新参数化三维模型中的参数；

22、s33、对参数化三维模型进行网格划分，生成有限元计算模型；

23、s34、对有限元计算模型进行边界约束和施加荷载；

24、s34、进行有限元计算，读取有限元计算结果，并根据有限元计算结果进行配筋计算，获得钢筋参数。

25、进一步的，配筋计算公式为：其中t为由荷载设计值确定的弹性总拉力，t＝a1b，a1为弹性应力图形中主拉应力图形的总面积，b为结构截面宽度，γd为钢筋混凝土结构的结构系数，tc为混凝土承担的拉力，tc＝actb，act为弹性应力图形中主拉应力小于混凝土轴心抗拉强度设计值的图形面积，as受拉钢筋的面积，fy为钢筋抗拉强度设计值。

26、进一步的，s33中，对参数化三维模型进行网格划分包括采用划分网格命令，对相应编号的线和面进行划分网格，然后根据已生成的线和面网格对参数化三维模型进行网格划分；或者定义网格尺寸，对三维模型进行自由划分。

27、进一步的，生成钢筋混凝土结构的三维结构图包括以下步骤：

28、s41、调整混凝土结构的三维模型的视图，创建剖切面，剖切三维轴测图、平面图和剖面图，并确定比例；

29、s42、对三维轴测图、平面图和剖面图进行标注，根据需求添加大样图和细节图；

30、s43、进行优化，生成样图。

31、进一步的，生成钢筋混凝土结构的钢筋图包括以下步骤：

32、s401、将混凝土结构的三维模型导入三维钢筋绘制软件，根据配筋参数制定钢筋样式；

33、s402、针对混凝土结构进行绘制三维钢筋，确定内外层钢筋样式及布置，生成三维钢筋混凝土结构模型；

34、s403、确定剖切面，对三维钢筋混凝土结构模型进行剖切，生成三维钢筋初始样图；

35、s404、对三维钢筋初始样图进行局部优化，获得三维钢筋样图。

36、本发明的有益效果：本发明提供一种基于数据库的钢筋混凝土结构参数化三维设计方法，通过参数化三维模型建立参数可调的混凝土结构的三维模型，以此作为模板存入数据库中，即可通过改变参数获得相应的三维模型，再利用参数化结构计算获得满足要求的混凝土结构设计参数，以及利用参数化有限元配筋计算获得配筋参数，最后通过参数化三维出图，获得钢筋混凝土结构的三维结构图和钢筋图，解决了钢筋混凝土结构三维设计效率低的问题。

技术特征：

1.基于数据库的钢筋混凝土结构参数化三维设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于数据库的钢筋混凝土结构参数化三维设计方法，其特征在于，所述参数化三维模型包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的基于数据库的钢筋混凝土结构参数化三维设计方法，其特征在于，所述参数化结构计算包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的基于数据库的钢筋混凝土结构参数化三维设计方法，其特征在于，所述抗剪计算公式为：所述抗剪断计算公式为其中，kc为沿基底面的抗滑稳定安全系数，f为结构基底与地基之间的摩擦系数，∑g作用在结构上的全部竖向荷载，∑h为作用在结构上的全部水平向荷载，f'为结构基底与地基之间的抗剪断摩擦系数，c'为闸室基底面与岩石地基之间的抗剪断粘结力，a为结构与底部接触的面积。

5.根据权利要求4所述的基于数据库的钢筋混凝土结构参数化三维设计方法，其特征在于，所述基底应力计算式为：其中，∑mx作用在结构上的全部竖向和水平向荷载对于基础底面形心轴x的力矩，∑my为作用在结构上的全部竖向和水平向荷载对于基础底面形心轴y的力矩，wx为结构基底面对于该底面形心轴x的截面矩，wy为结构基底面对于该底面形心轴y的截面矩。

6.根据权利要求1所述的基于数据库的钢筋混凝土结构参数化三维设计方法，其特征在于，所述参数化有限元配筋计算包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的基于数据库的钢筋混凝土结构参数化三维设计方法，其特征在于，配筋计算公式为：其中t为由荷载设计值确定的弹性总拉力，t＝a1b，a1为弹性应力图形中主拉应力图形的总面积，b为结构截面宽度，γd为钢筋混凝土结构的结构系数，tc为混凝土承担的拉力，tc＝actb，act为弹性应力图形中主拉应力小于混凝土轴心抗拉强度设计值的图形面积，as受拉钢筋的面积，fy为钢筋抗拉强度设计值。

8.根据权利要求6所述的基于数据库的钢筋混凝土结构参数化三维设计方法，其特征在于，s33中，对参数化三维模型进行网格划分包括采用划分网格命令，对相应编号的线和面进行划分网格，然后根据已生成的线和面网格对参数化三维模型进行网格划分；或者定义网格尺寸，对三维模型进行自由划分。

9.根据权利要求1-7任一项所述的基于数据库的钢筋混凝土结构参数化三维设计方法，其特征在于，生成钢筋混凝土结构的三维结构图包括以下步骤：

10.根据权利要求1-7任一项所述的基于数据库的钢筋混凝土结构参数化三维设计方法，其特征在于，生成钢筋混凝土结构的钢筋图包括以下步骤：

技术总结
本发明提供一种基于数据库的钢筋混凝土结构参数化三维设计方法，涉及三维设计技术领域，通过参数化三维模型建立参数可调的混凝土结构的三维模型，以此作为模板存入数据库中，即可通过改变参数获得相应的三维模型，再利用参数化结构计算获得满足要求的混凝土结构设计参数，以及利用参数化有限元配筋计算获得配筋参数，最后通过参数化三维出图，获得钢筋混凝土结构的三维结构图和钢筋图，解决了钢筋混凝土结构三维设计效率低的问题，本发明适用于钢筋混凝土结构参数化三维设计。

技术研发人员：王己海,夏勇,杨兴义,唐忠敏,王树平,马耀
受保护的技术使用者：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22