[发明专利]基于数字孪生技术的钢结构智能安装方法

说明书

本发明公开了基于数字孪生技术的钢结构智能安装方法，在钢结构施工之前利用Revit进行结构建模，得到结构模型；将结构模型导入Ansys进行力学性能分析，计算通过后，对复杂节点制作详细的施工动画。在施工过程中严格按照Revit建立的模型进行，并由三维扫描仪对每个施工步骤及时记录，形成点云数据逆建模同设计模型对比，并对结构实体作调整，保证施工同设计的一致性。拼装完成后的每个连接节点均布置光线传感器，通过传感器的数据图像及时排查施工质量问题。这样从设计到施工，监测各阶段均实现虚拟现实的相互映射达到数字孪生，提高施工的质量和效率。本发明为解决复杂钢结构拼装施工质量欠佳，节点工艺冗杂等问题。本发明可以适应于钢结构梁、柱的安装。

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，具体涉及利用数字孪生技术优化钢结构的智能安装施工工艺。

背景技术

钢结构梁、柱安装工艺对钢结构的施工质量有很大的影响，传统的安装工艺有焊接、螺栓连接、铆钉连接等方法，这些传统方法均没有同智能化设备相关联，而且这些方法均存在缺点和不足：

焊接会产生光污染、噪音污染不利于构建绿色工地。对疲劳较敏感，当一些较大截面和构件较厚较大时，焊缝必须多次施焊，在操作上多消耗材料，容易引起构件产生很大的收缩应力和收缩变形，当构件上动荷载很大时，由于焊缝的刚度较大，而不能经常保证结构均匀工作，可能产生局部新的超应力，容易使结构产生残余应力和残余变形，影响钢材的承载力、刚度和使用性能。

螺栓连接若不结合智能技术会因开孔对构件截面产生一定的削弱，而且被连接的构件需要相互搭接或另加品装板、角钢等构件，因而相对耗材较多、构造较繁，遇到节点众多、工艺复杂的施工会大大降低拼装效率和质量。

铆接工艺复杂，制造费工费料，且劳动强度高，已基本被焊接和高强螺栓所取代。

针对以上传统钢结构安装方法的问题，提出利用高强度螺栓并结合智能设备而形成的数字孪生技术加以规避。

发明内容

本发明为了解决现有钢结构梁、柱安装施工质量欠佳，工艺冗杂的问题，进而提出一种基于数字孪生技术的钢结构智能安装方法(数字孪生思路见附图1)，由此技术可以实现现实物理世界同虚拟数字空间的一一映射。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：基于数字孪生技术的钢结构智能安装方法，其特征在于：在钢结构施工之前利用Revit进行结构建模，得到结构模型；将结构模型导入Ansys进行力学性能分析，计算通过后，对复杂节点制作详细的施工动画，将施工过程对施工工人作详尽的技术交底，并让工人用VR眼镜整体了解结构构造。在施工过程中严格按照Revit建立的模型进行，并由三维扫描仪对每个施工步骤及时记录，形成点云数据逆建模同设计模型对比，并对结构实体作调整，保证施工同设计的一致性。拼装完成后的每个连接节点均布置光线传感器，通过传感器的数据图像及时排查施工质量问题，做出整改。这样从设计到施工，监测各阶段均实现虚拟现实的相互映射达到数字孪生，提高了施工的质量和效率。

利用Revit进行结构建模，建模时创建好族，实现协同设计，提高设计效率，综合分析建筑物的性能，而且制作施工动画，提高技术交底的效率，进行深化设计能提高施工效率。

将结构模型导入Ansys进行力学性能分析，对结构进行有限元分析，可以保证结构受力的合理性，可以深入判断结构的应力应变是否符合现行规范要求，保证设计的准确性和结构的安全。

利用VR眼镜做技术交底，将分析后的模型同VR设备相连，让施工工人佩戴VR眼镜准确观看结构的构造和复杂节点的施工工艺，提高了工人对结构施工的理解，从而提高施工效率，实现了安装设计阶段的数字孪生。