[发明专利]一种矩形明洞数字化协同自动设计方法及系统

权利要求书

1.一种矩形明洞数字化协同自动设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，获取明洞的场地参数和结构尺寸参数；

S2，根据所述明洞的场地参数和结构尺寸参数得到设计结果，所述设计结果包括明洞通用结构设计图及明洞工点设计图；

S3，根据所述设计结果计算明洞内力，所述明洞内力包括弯矩、轴力和剪力；

S4，根据所述明洞内力，进行明洞结构配筋计算，得到配筋计算结果；

S5，根据所述配筋计算结果，若配筋情况为正常配筋，则无需调整，直接根据配筋计算结果绘制明洞通用结构设计图及明洞工点设计图，并将最终的二维矩形明洞设计数据存储至协同数据库；若配筋情况为构造配筋，则调减对应部位的结构尺寸，重复S2~S4重新设计；若配筋情况为超额配筋，则调增对应部位的结构尺寸，重复S2~S4重新设计；结构尺寸循环调整中，结构尺寸的循环调整量及最大最小尺寸由设计人员设置；

S6：在BIM平台，接收所述二维矩形明洞设计数据，利用BIM自动建模软件自动建立矩形明洞三维信息模型。

2.如权利要求1所述的一种矩形明洞数字化协同自动设计方法，其特征在于，步骤S5中，在分别得到顶部和底部最大钢筋量之后，若钢筋量小于或等于构造配筋，则判定为构造配筋；若钢筋量大于或等于超额配筋，则判定为超额配筋；其他情况为正常配筋。

3.如权利要求1所述的一种矩形明洞数字化协同自动设计方法，其特征在于，步骤S4中具体包括以下步骤：

S401，进行各单元的抗弯配筋计算，计算出顶板的所有单元中的弯矩、轴力和剪力，计算每个单元顶板顶部和底部所需的钢筋量，分别得到顶板配筋最大钢筋量；根据所述最大钢筋量判断配筋类型，并且确定钢筋布置的间距；

S402，遍历顶板所有单元的剪力，比较大小，得到最大剪力及对应的位置；若最大剪力箍筋抗剪强度+混凝土抗剪强度，则不需要箍筋加密；若最大剪力箍筋抗剪强度+混凝土抗剪强度，箍筋加密1倍，箍筋加密区位于最大剪力至不需要箍筋加密外延两倍箍筋间距；若最大剪力加密箍筋抗剪强度+混凝土抗剪强度，则逐渐增大箍筋直径进行布置，直至抗剪满足要求；否则，抗剪超额配筋。

4.如权利要求1所述的一种矩形明洞数字化协同自动设计方法，其特征在于，步骤S3包括以下步骤：

S31，根据明洞尺寸建立计算有限元几何模型，并根据预设计算单元长度划分计算单元；

S32，根据二维矩形明洞工点设计数据添加明洞计算边界条件；

S33，基于所述明洞计算边界条件、单元长度、洞顶及两侧回填土压力、明洞四周回弹系数，计算各计算单元弯矩、轴力和剪力。

5.如权利要求4所述的一种矩形明洞数字化协同自动设计方法，其特征在于，步骤S32中，所述明洞计算边界条件包括：采用ANSYS平台中的combin39单元模拟明洞结构四周的围岩，当明洞结构往明洞内部变形时，对应的combin39单元受力为0，当明洞结构往明洞外部变形时，对应的combin39单元受力为变形量*弹性模量。

6.如权利要求1-5任一所述的一种矩形明洞数字化协同自动设计方法，其特征在于，步骤S2中具体包括以下步骤：

S21、录入路线数据；

S22、录入明洞内轮廓尺寸，并拟定明洞结构厚度；

S23、录入明洞起止桩号，并指定明洞回填材料参数、回填厚度及回填坡率；

S24、使用一键绘图功能，根据用户指定绘图基点及录入的基础资料，自动绘制明洞工点图；

S25、根据用户指定的桩号，绘制对应明洞断面图；

S26、根据用户设计意图，反复调整路线数据、明洞尺寸、明洞起止桩号、回填材料参数、回填厚度及回填坡率，重复步骤S24和S25，重新绘制明洞工点设计图；

S27、存储明洞工点设计数据至协同数据库；

S28、从协同数据库中获取步骤S27所述设计数据对应的配筋计算情况，调整结构尺寸，重复步骤S26和S27，直至配筋满足设计要求，使用明洞通用图绘制功能，输出明洞通用结构设计图，所述明洞通用结构设计图包括结构断面图、结构立面图、钢筋断面图、钢筋立面图、钢筋骨架图、钢筋大样图及通用工程量表；

S29、存储明洞通用设计数据至协同数据库。