一种基于BIM技术的建筑钢结构性能分析方法、设备及计算机存储介质与流程

一种基于bim技术的建筑钢结构性能分析方法、设备及计算机存储介质
技术领域
1.本发明涉及钢结构性能分析技术领域，涉及到一种基于bim技术的建筑钢结构性能分析方法、设备及计算机存储介质。


背景技术：

2.近年来，在各大城市地区发生的破坏性地震震害经验教训表明，我国大部分钢结构建筑具有较高的地震易损性。因此，对建筑钢结构的抗震性能分析，并进行合理的抗震加固，能够最大程度地降低震害损失以及保护人民生命财产安全。
3.目前，现有的建筑钢结构抗震性能监测方法存在一些缺陷：
4.1、现有的建筑钢结构抗震性能监测方法主要通过多种多类的传感器和监测设备对钢结构连接节点进行实时监测，并根据人工预估建筑钢结构抗震性能，这样监测周期时间过长，存在建筑钢结构长期处于稳定状态导致抗震性能监测效果受到影响，从而降低钢结构建筑抗震性能预估结果的准确性和可靠性；
5.2、现有的建筑钢结构抗震性能监测方法基本采用人工预估方式，无法精准分析各等级地震对钢结构建筑的影响，使得建筑钢结构连接节点的预估变形程度存在差异的问题，从而导致无法提前对建筑钢结构连接节点进行合理抗震加固，进而增加钢结构建筑的震害损失，给人民生命财产安全带来严重的威胁；
6.为了解决以上问题，现设计一种基于bim技术的建筑钢结构性能分析方法、设备及计算机存储介质。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种基于bim技术的建筑钢结构性能分析方法、设备及计算机存储介质，本发明通过对构建的bim钢结构建筑信息模型进行各等级地震模拟实验，获取bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的坐标，分析各等级地震模拟实验中各连接节点的位移距离，同时检测各等级地震模拟实验中各连接节点的应力应变参数数据、承载力参数数据，并监测各等级地震模拟实验中各连接节点处焊接开裂面积和焊接变形程度系数，计算各等级地震模拟实验中各连接节点的抗震性能预估影响系数，分析各等级地震模拟实验中各连接节点的抗震性能状态，并将各等级地震模拟中存在抗震隐患的各连接节点位置进行显示，解决了背景技术中存在的问题。
8.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
9.第一方面，本发明提供一种基于bim技术的建筑钢结构性能分析方法，包括以下步骤；
10.s1、建筑信息模型构建：通过将待监测的钢结构建筑信息数据进行导入，构建bim钢结构建筑信息模型，并分别获取bim钢结构建筑信息模型中各连接节点；
11.s2、连接节点坐标获取：通过对bim钢结构建筑信息模型进行各等级地震模拟实
验，获取bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的坐标；
12.s3、连接节点位移距离分析：通过提取bim钢结构建筑信息模型中各连接节点的标准坐标，计算bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的位移距离；
13.s4、连接节点受力检测：通过分别检测bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的应力应变参数数据、承载力参数数据，对比分析bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的应力应变参数数据差值、承载力参数数据差值；
14.s5、焊接开裂面积监测：通过对bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点处进行监测，得到bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点处焊接开裂面积；
15.s6、焊接变形程度分析：通过监测bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点处构件之间的垂直度、水平度，分析bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的焊接变形程度系数；
16.s7、抗震性能预估影响系数分析：通过综合计算bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的抗震性能预估影响系数，对比分析bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的抗震性能状态，并将各等级地震模拟中存在抗震隐患的各连接节点位置进行显示。
17.进一步地，所述步骤s2中包括统计bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的坐标，构成bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的坐标集合pia(pia1,pia2,...,p
iaj
,...,p
iam
)，p
iaj
表示为bim钢结构建筑信息模型在第i个等级地震模拟实验中第j个连接节点的坐标，其中p
iaj
(x
iaj
,y
iaj
,z
iaj
)，且i＝1,2,...,n。
18.进一步地，所述bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的位移距离计算公式为p
iaj
(x
iaj
,y
iaj
,z
iaj
)表示为bim钢结构建筑信息模型在第i个等级地震模拟实验中第j个连接节点的坐标，p
标aj
(x
标aj
,y
标aj
,z
标aj
)表示为bim钢结构建筑信息模型中第j个连接节点的标准坐标。
19.进一步地，所述步骤s4中包括以下步骤：
20.s41、检测bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的应力应变参数数据，构成bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的应力应变参数数据集合σia(σia1,σia2,...,σ
iaj
,...,σ
iam
)，σ
iaj
表示为bim钢结构建筑信息模型在第i个等级地震模拟实验中第j个连接节点的应力应变参数数据；
21.s42、将bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的应力应变参数数据与对应连接节点的标准应力应变参数数据进行对比，得到bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的应力应变参数数据差值集合δσia(δσia1,δσia2,...,δσ
iaj
,...,δσ
iam
)，δσ
iaj
表示为bim钢结构建筑信息模型在第i个等级地震模拟实验中第j个连接节点的应力应变参数数据差值；
22.s43、同时检测bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的承载力参数数据，构成bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的承载力参数数据集合fia(fia1,fia2,...,f
iaj
,...,f
iam
)，f
iaj
表示为bim钢结构建筑信息模型在第i个等级地震模拟实验中第j个连接节点的承载力参数数据；
23.s44、并将bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的承载力参数数据与对应连接节点的标准承载力参数数据进行对比，得到bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的承载力参数数据差值集合δfia(δfia1,δfia2,...,δf
iaj
,...,δf
iam
)，δf
iaj
表示为bim钢结构建筑信息模型在第i个等级地震模拟实验中第j个连接节点的承载力参数数据差值。
24.进一步地，所述步骤s5中通过射线无损检测仪对bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点进行图像采集，得到bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点处灰度图像，获取bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点处焊接开裂面积，构成bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点处焊接开裂面积集合sia(sia1,sia2,...,s
iaj
,...,s
iam
)，s
iaj
表示为bim钢结构建筑信息模型在第i个等级地震模拟实验中第j个连接节点处焊接开裂面积。
25.进一步地，所述步骤s6中包括以下步骤:
26.s61、通过监测bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点处构件之间的垂直度，构成bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点处构件之间的垂直度集合w
′ia(w
′ia1,w
′ia2,...,w
′
iaj
,...,w
′
iam
)，w
′
iaj
表示为bim钢结构建筑信息模型在第i个等级地震模拟实验中第j个连接节点处构件之间的垂直度；
27.s62、并监测bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点处构件之间的水平度，构成bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点处构件之间的水平度集合w
″ia(w
″ia1,w
″ia2,...,w
″
iaj
,...,w
″
iam
)，w
″
iaj
表示为bim钢结构建筑信息模型在第i个等级地震模拟实验中第j个连接节点处构件之间的水平度；
28.s63、分析bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的焊接变形程度系数ξ
iaj
表示为bim钢结构建筑信息模型在第i个等级地震模拟实验中第j个连接节点的焊接变形程度系数，α、β分别表示为构件之间的垂直度、水平度对连接节点焊接影响权重系数，w
′
标aj
表示为bim钢结构建筑信息模型中第j个连接节点处构件之间的标准垂直度，w
″
标aj
表示为bim钢结构建筑信息模型中第j个连接节点处构件之间的标准水平度。
29.进一步地，所述bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的抗震性能预估影响系数计算公式为ψ
iaj
表示为bim钢结构建筑信息模型在第i个等级地震模拟实验中第j个连接节点的抗震性能预估影响系数，μ表示为连接节点位移距离的影响比例系数，λ
σ
、λf分别表示为连接节点的应力应变参数数据、承载力参数数据对应修正补偿系数，σ
标aj
表示为bim钢结构建筑信息模型中第j个连接节点的标准应力应变参数数据，f
标aj
表示为bim钢结构建筑信息模型中第j个连接节点的标准标准承载力参数数据。
30.进一步地，所述步骤s7中包括提取存储的各等级地震模拟实验中bim钢结构建筑信息模型连接节点的安全抗震性能影响系数，将bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模
拟实验中各连接节点的抗震性能预估影响系数与对应等级地震模拟实验中连接节点的安全抗震性能影响系数进行对比，若bim钢结构建筑信息模型在某等级地震模拟实验中某连接节点的抗震性能预估影响系数大于对应等级地震模拟实验中连接节点的安全抗震性能影响系数，表明该等级地震模拟实验中该连接节点存在抗震隐患。
31.第二方面，本发明还提供一种设备，包括：处理器，以及与处理器连接的内存和网络接口；所述网络接口与服务器中的非易失性存储器连接；所述处理器在运行时通过所述网络接口从所述非易失性存储器中调取计算机程序，并通过所述内存运行所述计算机程序，以执行本发明所述的一种基于bim技术的建筑钢结构性能分析方法。
32.第三方面，本发明还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质烧录有计算机程序，所述计算机程序在服务器的内存中运行时实现本发明所述的一种基于bim技术的建筑钢结构性能分析方法。
33.有益效果：
34.(1)本发明提供的一种基于bim技术的建筑钢结构性能分析方法、设备及计算机存储介质，通过对构建的bim钢结构建筑信息模型进行各等级地震模拟实验，从而降少建筑钢结构抗震性能监测周期时间，能够提高后期建筑钢结构抗震性能监测效果，并获取bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的坐标，分析各等级地震模拟实验中各连接节点的位移距离，从而为后期计算各等级地震模拟实验中各连接节点的抗震性能预估影响系数提供可靠的参考数据，提高钢结构建筑抗震性能预估结果的准确性和可靠性，同时检测各等级地震模拟实验中各连接节点的应力应变参数数据、承载力参数数据，并监测各等级地震模拟实验中各连接节点处焊接开裂面积和焊接变形程度系数，计算各等级地震模拟实验中各连接节点的抗震性能预估影响系数，从而能够精准预估钢结构建筑中各连接节点的变形程度，明确不同等级地震对钢结构建筑的抗震性能影响。
35.(2)本发明通过将bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的抗震性能预估影响系数与对应等级地震模拟实验中连接节点的安全抗震性能影响系数进行对比，分析各等级地震模拟实验中各连接节点的抗震性能状态，并将各等级地震模拟中存在抗震隐患的各连接节点位置进行显示，从而能够提前对建筑钢结构连接节点进行合理抗震加固，进而降低后期钢结构建筑的震害损失，保障人民生命财产安全。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1为本发明的示意图。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它
实施例，都属于本发明保护的范围。
39.请参阅图1所示，本发明的第一方面提供一种基于bim技术的建筑钢结构性能分析方法，包括以下步骤；
40.s1、建筑信息模型构建：通过将待监测的钢结构建筑信息数据进行导入，构建bim钢结构建筑信息模型，并分别获取bim钢结构建筑信息模型中各连接节点。
41.在本实施例中，所述步骤s1中包括按照设定的顺序依次对bim钢结构建筑信息模型中各连接节点进行位置编号，统计bim钢结构建筑信息模型中各连接节点的位置编号，构成bim钢结构建筑信息模型中各连接节点的位置编号集合a(a1,a2,...,aj,...,am)，aj表示为bim钢结构建筑信息模型中第r个连接节点的位置编号。
42.s2、连接节点坐标获取：通过对bim钢结构建筑信息模型进行各等级地震模拟实验，获取bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的坐标。
43.在本实施例中，所述步骤s2中包括统计bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的坐标，构成bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的坐标集合pia(pia1,pia2,...,p
iaj
,...,p
iam
)，p
iaj
表示为bim钢结构建筑信息模型在第i个等级地震模拟实验中第j个连接节点的坐标，其中p
iaj
(x
iaj
,y
iaj
,z
iaj
)，且i＝1,2,...,n。
44.具体地，本发明通过对构建的bim钢结构建筑信息模型进行各等级地震模拟实验，从而降少建筑钢结构抗震性能监测周期时间，能够提高后期建筑钢结构抗震性能监测效果。
45.s3、连接节点位移距离分析：通过提取bim钢结构建筑信息模型中各连接节点的标准坐标，计算bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的位移距离。
46.在本实施例中，所述bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的位移距离计算公式为p
iaj
(x
iaj
,y
iaj
,z
iaj
)表示为bim钢结构建筑信息模型在第i个等级地震模拟实验中第j个连接节点的坐标，p
标aj
(x
标aj
,y
标aj
,z
标aj
)表示为bim钢结构建筑信息模型中第j个连接节点的标准坐标。
47.具体地，本发明通过获取bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的坐标，分析各等级地震模拟实验中各连接节点的位移距离，从而为后期计算各等级地震模拟实验中各连接节点的抗震性能预估影响系数提供可靠的参考数据，提高钢结构建筑抗震性能预估结果的准确性和可靠性。
48.s4、连接节点受力检测：通过分别检测bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的应力应变参数数据、承载力参数数据，对比分析bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的应力应变参数数据差值、承载力参数数据差值。
49.在本实施例中，所述步骤s4中包括以下步骤：
50.s41、检测bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的应力应变参数数据，构成bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的应力应变参数数据集合σia(σia1,σia2,...,σ
iaj
,...,σ
iam
)，σ
iaj
表示为bim钢结构建筑信息模型在第i个等级地震模拟实验中第j个连接节点的应力应变参数数据；
51.s42、将bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的应力应变参数数据与对应连接节点的标准应力应变参数数据进行对比，得到bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的应力应变参数数据差值集合δσia(δσia1,δσia2,...,δσ
iaj
,...,δσ
iam
)，δσ
iaj
表示为bim钢结构建筑信息模型在第i个等级地震模拟实验中第j个连接节点的应力应变参数数据差值；
52.s43、同时检测bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的承载力参数数据，构成bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的承载力参数数据集合fia(fia1,fia2,...,f
iaj
,...,f
iam
)，f
iaj
表示为bim钢结构建筑信息模型在第i个等级地震模拟实验中第j个连接节点的承载力参数数据；
53.s44、并将bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的承载力参数数据与对应连接节点的标准承载力参数数据进行对比，得到bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的承载力参数数据差值集合δfia(δfia1,δfia2,...,δf
iaj
,...,δf
iam
)，δf
iaj
表示为bim钢结构建筑信息模型在第i个等级地震模拟实验中第j个连接节点的承载力参数数据差值。
54.s5、焊接开裂面积监测：通过对bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点处进行监测，得到bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点处焊接开裂面积。
55.在本实施例中，所述步骤s5中通过射线无损检测仪对bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点进行图像采集，得到bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点处灰度图像，获取bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点处焊接开裂面积，构成bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点处焊接开裂面积集合sia(sia1,sia2,...,s
iaj
,...,s
iam
)，s
iaj
表示为bim钢结构建筑信息模型在第i个等级地震模拟实验中第j个连接节点处焊接开裂面积。
56.s6、焊接变形程度分析：通过监测bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点处构件之间的垂直度、水平度，分析bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的焊接变形程度系数。
57.在本实施例中，所述步骤s6中包括以下步骤:
58.s61、通过监测bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点处构件之间的垂直度，构成bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点处构件之间的垂直度集合w
′ia(w
′ia1,w
′ia2,...,w
′
iaj
,...,w
′
iam
)，w
′
iaj
表示为bim钢结构建筑信息模型在第i个等级地震模拟实验中第j个连接节点处构件之间的垂直度；
59.s62、并监测bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点处构件之间的水平度，构成bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点处构件之间的水平度集合w
″ia(w
″ia1,w
″ia2,...,w
″
iaj
,...,w
″
iam
)，w
″
iaj
表示为bim钢结构建筑信息模型在第i个等级地震模拟实验中第j个连接节点处构件之间的水平度；
60.s63、分析bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的焊接变形程度系数ξ
iaj
表示为bim钢结构建筑
信息模型在第i个等级地震模拟实验中第j个连接节点的焊接变形程度系数，α、β分别表示为构件之间的垂直度、水平度对连接节点焊接影响权重系数，w
′
标aj
表示为bim钢结构建筑信息模型中第j个连接节点处构件之间的标准垂直度，w
″
标aj
表示为bim钢结构建筑信息模型中第j个连接节点处构件之间的标准水平度。
61.具体地，本发明通过检测各等级地震模拟实验中各连接节点的应力应变参数数据、承载力参数数据，并监测各等级地震模拟实验中各连接节点处焊接开裂面积和焊接变形程度系数，从而为后期计算各等级地震模拟实验中各连接节点的抗震性能预估影响系数提供指导性的参考数据。
62.s7、抗震性能预估影响系数分析：通过综合计算bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的抗震性能预估影响系数，对比分析bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的抗震性能状态，并将各等级地震模拟中存在抗震隐患的各连接节点位置进行显示。
63.在本实施例中，所述bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的抗震性能预估影响系数计算公式为ψ
iaj
表示为bim钢结构建筑信息模型在第i个等级地震模拟实验中第j个连接节点的抗震性能预估影响系数，μ表示为连接节点位移距离的影响比例系数，λ
σ
、λf分别表示为连接节点的应力应变参数数据、承载力参数数据对应修正补偿系数，σ
标aj
表示为bim钢结构建筑信息模型中第j个连接节点的标准应力应变参数数据，f
标aj
表示为bim钢结构建筑信息模型中第j个连接节点的标准标准承载力参数数据。
64.具体地，本发明通过计算各等级地震模拟实验中各连接节点的抗震性能预估影响系数，从而确保能够精准预估钢结构建筑中各连接节点的变形程度，明确不同等级地震对钢结构建筑的抗震性能影响。
65.在本实施例中，所述步骤s7中包括提取存储的各等级地震模拟实验中bim钢结构建筑信息模型连接节点的安全抗震性能影响系数，将bim钢结构建筑信息模型在各等级地震模拟实验中各连接节点的抗震性能预估影响系数与对应等级地震模拟实验中连接节点的安全抗震性能影响系数进行对比，若bim钢结构建筑信息模型在某等级地震模拟实验中某连接节点的抗震性能预估影响系数大于对应等级地震模拟实验中连接节点的安全抗震性能影响系数，表明该等级地震模拟实验中该连接节点存在抗震隐患。
66.具体地，本发明通过对比分析各等级地震模拟实验中各连接节点的抗震性能状态，并将各等级地震模拟中存在抗震隐患的各连接节点位置进行显示，从而能够提前对建筑钢结构连接节点进行合理抗震加固，进而降低后期钢结构建筑的震害损失，保障人民生命财产安全。
67.第二方面，本发明还提供一种设备，包括：处理器，以及与处理器连接的内存和网络接口；所述网络接口与服务器中的非易失性存储器连接；所述处理器在运行时通过所述网络接口从所述非易失性存储器中调取计算机程序，并通过所述内存运行所述计算机程序，以执行本发明所述的一种基于bim技术的建筑钢结构性能分析方法。
68.第三方面，本发明还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质烧录有计算机程序，所述计算机程序在服务器的内存中运行时实现本发明所述的一种基于bim技术的建筑钢结构性能分析方法。
69.以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。