本發(fā)明涉及地下車站結(jié)構(gòu)建模，尤其涉及一種軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域日常需要進(jìn)行大量的地下車站結(jié)構(gòu)橫斷面建模計(jì)算工作，并依據(jù)業(yè)務(wù)需求對(duì)應(yīng)提取特定數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行分析和使用。對(duì)于軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，其主要特定與需求包括：主體、附屬框架幾何需求，地下車站的層數(shù)、跨數(shù)根據(jù)車站性質(zhì)、人流密度等等因素有多種形式，常見的有2層2跨、2層3跨等，同樣的，地下車站附屬結(jié)構(gòu)也有多種層跨組合形式，因此地下車站的主體橫斷面形式多變，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)具體要求，對(duì)地下車站橫斷面結(jié)構(gòu)進(jìn)行定制化建模；

2、目前軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大多采用手工建模、計(jì)算，將結(jié)構(gòu)計(jì)算力學(xué)模型手工輸入計(jì)算機(jī)，沒有構(gòu)成自動(dòng)建模流程。而對(duì)于軌道交通設(shè)計(jì)行業(yè)，特別是地下車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，數(shù)據(jù)常常涉及大跨度多表關(guān)聯(lián)，數(shù)據(jù)量大，計(jì)算方法復(fù)雜，因此在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式在日常工作中效率較低、錯(cuò)誤率較高。為實(shí)現(xiàn)上述功能需求，需要提供一種設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)與結(jié)構(gòu)力學(xué)模型之間的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，例如計(jì)算地下車站結(jié)構(gòu)所在的土層提供的側(cè)向彈性約束，并施加到該土層對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)模型位置。

3、但是，目前地下結(jié)構(gòu)常用的設(shè)計(jì)方法在實(shí)際作業(yè)中仍存在以下技術(shù)問題：設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)建模時(shí)通常采用手工建模的方式，而商業(yè)有限元程序的建模通常不夠友好，設(shè)計(jì)人員往往需要在建模工作上花費(fèi)大量的時(shí)間；由于建模工作復(fù)雜，設(shè)計(jì)人員往往不考慮車站施工中的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，但由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)在施工完畢后并不完全拆除，而是埋在土體中與車站結(jié)構(gòu)共同受力，因此不含圍護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型是不完整的，對(duì)結(jié)構(gòu)整體剛度的考慮不足，與實(shí)際情況有差異，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確；由于建模工作復(fù)雜，設(shè)計(jì)人員通常采用簡(jiǎn)化土體約束計(jì)算方法，即對(duì)所有土層的約束剛度取加權(quán)平均，該方法較為粗放，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況有偏差，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確；設(shè)計(jì)人員的建模習(xí)慣不同，導(dǎo)致軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)模型一人一式，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式，而建模方式的不同導(dǎo)致同一車站的計(jì)算結(jié)果也各有差異，與實(shí)際情況不一定相符，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明的目的在于提供一種軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模方法及系統(tǒng)。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模方法，包括：

3、s100、獲取地下車站工程特征參數(shù)；

4、s200、根據(jù)所述地下車站工程特征參數(shù)建立地下車站局部結(jié)構(gòu)橫斷面計(jì)算模型；

5、s300、基于所述局部結(jié)構(gòu)橫斷面計(jì)算模型，根據(jù)實(shí)際工程需求進(jìn)行模型融合，構(gòu)成地下車站整體結(jié)構(gòu)模型；

6、s400、基于圖元和所述工程特征參數(shù)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并計(jì)算各個(gè)結(jié)構(gòu)接觸邊界的邊界條件；

7、s500、進(jìn)行荷載施加，將荷載參數(shù)以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式存入所述地下車站整體結(jié)構(gòu)模型中，構(gòu)成最終的軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)橫斷面計(jì)算模型；；

8、進(jìn)一步地，步驟s100中所述地下車站工程特征參數(shù)包括但不限于主體層高、主體跨寬以及主體結(jié)構(gòu)埋深。

9、進(jìn)一步地，步驟s200中所述地下車站局部結(jié)構(gòu)橫斷面計(jì)算模型包括主體結(jié)構(gòu)模型、附屬結(jié)構(gòu)模型、圍護(hù)結(jié)構(gòu)模型、壓頂梁結(jié)構(gòu)模型以及抗拔樁結(jié)構(gòu)模型。

10、進(jìn)一步地，步驟s300包括：獲取所述地下車站工程特征參數(shù)中的主體結(jié)構(gòu)埋深、附屬結(jié)構(gòu)埋深和附屬結(jié)構(gòu)位置，根據(jù)上述參數(shù)將所述主體結(jié)構(gòu)計(jì)算模型、附屬結(jié)構(gòu)計(jì)算模型、圍護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算模型以及抗拔樁結(jié)構(gòu)計(jì)算模型進(jìn)行模型融合，構(gòu)成地下車站結(jié)構(gòu)橫斷面整體計(jì)算模型。

11、進(jìn)一步地，所述模型融合方式包括但不限于：主體模型；主體模型+附屬模型；主體模型+圍護(hù)模型；主體結(jié)構(gòu)+抗拔樁模型；主體模型+附屬模型+圍護(hù)模型；主體模型+附屬模型+抗拔樁模型；主體模型+圍護(hù)模型+抗拔樁模型；以及主體模型+附屬模型+圍護(hù)模型+抗拔樁模型。

12、進(jìn)一步地，步驟s400所述網(wǎng)格劃分包括：基于地層、水位、主體結(jié)構(gòu)層、附屬結(jié)構(gòu)層、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、抗拔樁結(jié)構(gòu)以及最大單元長度進(jìn)行網(wǎng)格劃分。

13、進(jìn)一步地，步驟s400所述結(jié)構(gòu)接觸邊界包括：墻-地層邊界、板-地層邊界、樁-地層邊界、圍護(hù)-地層邊界、墻-圍護(hù)接觸邊界以及壓頂梁接觸邊界。

14、進(jìn)一步地，步驟s500中還包括將截面信息存入所述地下車站結(jié)構(gòu)模型中，所述截面信息包括構(gòu)件類型、截面類型、構(gòu)件寬度、構(gòu)件高度以及構(gòu)件直徑信息。

15、進(jìn)一步地，步驟s500所述荷載參數(shù)包括荷載工況、荷載類型、荷載起點(diǎn)、起點(diǎn)荷載值、荷載終點(diǎn)以及終點(diǎn)荷載值參數(shù)。

16、第二方面，本發(fā)明提供一種軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模系統(tǒng)，其特征在于，應(yīng)用如所述的一種軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模方法中任一步驟實(shí)現(xiàn)，包括：

17、第一模塊，用于收集并儲(chǔ)存所述地下車站工程特征參數(shù)；

18、第二模塊，用于通過所述工程特征參數(shù)建立地下車站各個(gè)局部結(jié)構(gòu)橫斷面計(jì)算模型；

19、第三模塊，用于根據(jù)用戶需求，基于所述局部結(jié)構(gòu)橫斷面計(jì)算模型進(jìn)行任意的模型融合，構(gòu)成地下車站整體結(jié)構(gòu)模型；

20、第四模塊，基于圖元和所述工程特征參數(shù)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并對(duì)所述圖元附加結(jié)構(gòu)進(jìn)行邊界條件生成；

21、第五模塊，用于進(jìn)行荷載施加，儲(chǔ)存各類荷載參數(shù)，構(gòu)成最終的軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)橫斷面計(jì)算模型。

22、本發(fā)明的有益效果：

23、1.本發(fā)明提供了一種軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模方法及系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)地下車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化，減少了手工建模的錯(cuò)誤，顯著提升了設(shè)計(jì)效率和準(zhǔn)確性，并通過靈活的模型融合功能，滿足了不同工程需求的個(gè)性化設(shè)計(jì)；

24、2.本發(fā)明提供了一種軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模方法及系統(tǒng)還通過精細(xì)的網(wǎng)格劃分技術(shù)和全面的工程特征參數(shù)考慮，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的地下工程條件，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性和可靠性。

25、3.本發(fā)明提供了一種軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模方法及系統(tǒng)，采用標(biāo)準(zhǔn)化的建模流程，實(shí)現(xiàn)了模型數(shù)據(jù)的規(guī)范化，統(tǒng)一了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，減少了人為錯(cuò)誤，提高了模型的準(zhǔn)確性，確保了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性。

26、本申請(qǐng)附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請(qǐng)的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模方法，其特征在于，步驟s100中所述地下車站工程特征參數(shù)包括但不限于主體層高、主體跨寬、主體結(jié)構(gòu)埋深、附屬層高、附屬跨寬、附屬結(jié)構(gòu)埋深以及附屬結(jié)構(gòu)位置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模方法，其特征在于，步驟s200中，地下車站局部結(jié)構(gòu)橫斷面計(jì)算模型包括主體結(jié)構(gòu)模型、附屬結(jié)構(gòu)模型、圍護(hù)結(jié)構(gòu)模型、壓頂梁結(jié)構(gòu)模型以及抗拔樁結(jié)構(gòu)模型。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模方法，其特征在于，步驟s300包括：將所述主體結(jié)構(gòu)計(jì)算模型、附屬結(jié)構(gòu)計(jì)算模型、圍護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算模型以及抗拔樁結(jié)構(gòu)計(jì)算模型進(jìn)行模型融合，構(gòu)成地下車站結(jié)構(gòu)橫斷面整體計(jì)算模型。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模方法，其特征在于，所述模型融合方式包括但不限于：主體模型；主體模型+附屬模型；主體模型+圍護(hù)模型；主體結(jié)構(gòu)+抗拔樁模型；主體模型+附屬模型+圍護(hù)模型；主體模型+附屬模型+抗拔樁模型；主體模型+圍護(hù)模型+抗拔樁模型；以及主體模型+附屬模型+圍護(hù)模型+抗拔樁模型。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模方法，其特征在于，其特征在于，步驟s400所述網(wǎng)格劃分包括：基于地層、水位、主體結(jié)構(gòu)層、附屬結(jié)構(gòu)層、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、抗拔樁結(jié)構(gòu)以及最大單元長度進(jìn)行網(wǎng)格劃分。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模方法，其特征在于，步驟s400所述結(jié)構(gòu)接觸邊界包括：墻-地層邊界、板-地層邊界、樁-地層邊界、圍護(hù)-地層邊界、墻-圍護(hù)接觸邊界以及壓頂梁接觸邊界。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的一種軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模方法，其特征在于，步驟s500中還包括將截面信息存入所述地下車站結(jié)構(gòu)模型中，所述截面信息包括構(gòu)件類型、截面類型、構(gòu)件寬度、構(gòu)件高度以及構(gòu)件直徑信息。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的一種軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模方法，其特征在于，步驟s500所述荷載參數(shù)包括荷載工況、荷載類型、荷載起點(diǎn)、起點(diǎn)荷載值、荷載終點(diǎn)、終點(diǎn)荷載值。

10.一種軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模系統(tǒng)，其特征在于，應(yīng)用如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的一種軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模方法實(shí)現(xiàn)，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模方法及系統(tǒng)，所述方法包括：獲取地下車站工程特征參數(shù)；根據(jù)所述地下車站工程特征參數(shù)建立地下車站局部結(jié)構(gòu)橫斷面計(jì)算模型；基于所述局部結(jié)構(gòu)橫斷面計(jì)算模型，根據(jù)實(shí)際工程需求進(jìn)行模型融合，構(gòu)成地下車站結(jié)構(gòu)整體模型；基于圖元和所述工程特征參數(shù)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并根據(jù)地層與網(wǎng)格構(gòu)成邊界條件；將截面信息和荷載參數(shù)以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式存入所述地下車站結(jié)構(gòu)模型中，構(gòu)成最終的軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)橫斷面計(jì)算模型；本方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)地下車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化，減少了手工建模的錯(cuò)誤，顯著提升了設(shè)計(jì)效率和準(zhǔn)確性，并通過靈活的模型融合功能，滿足了不同工程需求的個(gè)性化設(shè)計(jì)。

技術(shù)研發(fā)人員：王臣,高晗,張?chǎng)?王浩任,張波,周明科,李佳蓉,馬骉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10