CN104594627B - 支架体系的一体式构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明的支架体系的一体式构建方法，包括：绘制需要进行支架体系设计的建筑结构的断面几何图形，并将断面几何图形导入图形处理系统；图形处理系统对断面几何图形中的各个构件的类型进行识别；将完成类型识别的构件作为单体对象进行荷载计算，得到单个构件的规范安全度指标；根据断面几何图形与识别的构件类型，将建筑结构作为整体对象构建支架体系；对支架体系的支架参数进行耦合计算，并对支架参数进行调节，使支架参数满足所有单个构件的规范安全度指标；根据支架参数，得到建筑结构的支架体系。本发明将建筑结构作为整体进行支架设计，综合考虑整个结构断面内不同位置、不同方向的所有构件，使支架体系能承受不同构件、不同方向的荷载作用。

Description

支架体系的一体式构建方法

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，尤其是指一种支架体系的一体式构建方法。

背景技术

随着越来越多的建筑出现在各个城市之中，建筑支架的数量和种类也越来越多。目前我国最为常用的支架体系包括门式脚手架、碗扣式脚手架、承插型盘口式脚手架和扣件式钢管脚手架。

目前通用的支架体系计算方法是基于独立结构构件，如梁、板、柱、墙等进行单独的承载力、稳定性、刚度的验算，生成各自的支架设计方案。但是对于实际的工程而言，结构的支架体系往往是一个整体，而非仅作为某个单独构件的支架体系，因此在实际工程实施过程中，设计人员往往需要将计算得出的各构件的支架体系设计参数根据施工经验转换成指导现场施工的设计图和大样图。限于支架工程施工单位技术人员水平参差不齐，编制的支架体系计算书和设计图纸往往存在诸多问题。特别对于几何形状复杂的结构工程，目前通用的基于独立结构构件单独计算的方式更是难以提供可以有效指导现场施工的设计图纸和大样图，从而导致设计和施工脱节，引发工程事故。

现有技术的缺点在于：

1)安全性差：受混凝土结构几何形状的影响，用于承载结构混凝土浇筑和养护期间结构自重的支架体系往往不是承受一个方向的受力，而是同时承受多个方向的组合力。因此目前计算方法仅考虑支架体系的单向受力，存在设计验算项目漏项的问题。

2)智能化程度低：计算采用试算模式，由人工确定支架设计参数进行验算，确定该支架体系是否安全。如果验算不通过，则需要修改设计参数后再进行验算，直到验算通过。对于验算通过的设计方案，还需要根据经验进行判定，分析其经济和实用性。由于计算受人为因素影响很大，因此其设计计算的效率较低，智能化程度不够，经济性难以达到最优。

3)操作性差：以单个构件为对象进行支架体系的设计，会导致每个构件的支架体系在交界面处无法很好的衔接，现场操作时只能依靠经验进行设计并进行支架搭设，而多数事故案例中恰恰就是这些部位最先发生风险进而导致整个支架体系发生坍塌。

因此，如何建立智能化程度高、实用性强、安全经济的支架体系构建方法是本领域亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于上述问题，本发明提供了一种支架体系的一体式构建方法，包括：

绘制需要进行支架体系设计的建筑结构的断面几何图形，并将所述断面几何图形导入图形处理系统；

所述图形处理系统对所述断面几何图形中的各个构件的类型进行识别；

将完成类型识别的构件作为单体对象进行荷载计算，得到单个构件的规范安全度指标；

根据所述断面几何图形与识别的构件类型，将所述建筑结构作为整体对象构建支架体系；

对所述支架体系的支架参数进行耦合计算，并对所述支架参数进行调节，使所述支架参数满足所有单个构件的规范安全度指标；

根据所述支架参数，得到所述建筑结构的支架体系。

本发明支架体系的一体式构建方法，将建筑结构的全部构件作为整体对象进行支架设计，综合考虑了整个建筑结构的结构断面内不同位置、不同受力方向的所有构件，避免了不同构件交界面的支架设计盲区，使支架体系能够承受不同构件、不同方向的荷载作用，更具安全指导性，保证了施工安全。

本发明支架体系的一体式构建方法的进一步改进在于，所述断面几何图形包括闭合的断面外框以及形成于所述断面外框内部的断面边界线，所述构件的类型包括墙、斜腋、板和梁，识别所述构件的类型包括以下步骤：

所述图形处理系统记录下所述断面边界线上各节点的坐标点，将所述节点的坐标点以X_n，Y_n表示；

由所述断面边界线的左角开始识别，比较各节点的坐标点的关系，确定各节点构成的构件的类型；

当相邻的两个节点的坐标点的关系满足X_n＝X_n-1，Y_n≠Y_n-1时，将相邻两个所述节点之间构成的构件的类型识别为墙；

当相邻的两个节点的坐标点的关系满足X_n≠X_n-1，Y_n≠Y_n-1时，将相邻两个所述节点之间构成的构件的类型识别为斜腋；

当相邻的两个节点的坐标点的关系满足X_n≠X_n-1，Y_n＝Y_n-1时，将相邻两个所述节点之间构成的构件的类型识别为板；

当相邻的四个节点的坐标点的关系满足X_n+1＝X_n，Y_n+1≠Y_n、X_n≠X_n-1，Y_n＝Y_n-1、X_n-1＝X_n-2，Y_n-1≠Y_n-2时，将相邻四个所述节点之间构成的构件的类型识别为梁。

本发明支架体系的一体式构建方法的进一步改进在于，所述支架参数包括立杆纵距、立杆横距以及非顶部立杆段步距三个试算参数，所述墙采用桁架钢模方式，对所述支架体系的支架参数进行耦合计算，并对所述试算参数进行调节，使所述支架参数满足所有单个构件的规范安全度指标，包括：

对所述板的支架参数进行荷载计算并对所述板的试算参数进行调节，使所述板的支架参数满足所述板的规范安全度指标；

将所述梁的立杆纵距以及非顶部立杆段步距设置为与所述板的立杆纵距以及非顶部立杆段步距一致；

对所述梁的支架参数进行荷载计算并对所述梁的立杆横距进行调节，使所述梁的支架参数满足所述梁的规范安全度指标；

得到所述墙采用桁架钢模方式时，满足所有单个构件规范安全度指标的支架参数。

本发明支架体系的一体式构建方法的进一步改进在于，所述支架参数包括立杆纵距、立杆横距以及非顶部立杆段步距三个试算参数，所述墙采用对拉方式，对所述支架体系的支架参数进行耦合计算，并对所述支架参数进行调节，使所述支架参数满足所有单个构件的规范安全度指标，包括：

对所述墙的支架参数进行荷载计算并对所述墙的试算参数进行调节，使所述墙的支架参数满足所述墙的规范安全度指标；

对所述板的支架参数进行荷载计算并对所述板的试算参数进行调节，使所述板的支架参数满足所述板的规范安全度指标；

将所述梁的立杆纵距以及非顶部立杆段步距设置为与所述板的立杆纵距以及非顶部立杆段步距一致；

对所述梁的支架参数进行荷载计算并对所述梁的立杆横距进行调节，使所述梁的支架参数满足所述梁的规范安全度指标；

得到所述墙采用对拉方式时，满足所有单个构件规范安全度指标的支架参数。

本发明支架体系的一体式构建方法的进一步改进在于，对所述梁的支架参数进行荷载计算时，包括：

先对所述梁的立杆横距进行调节，再对所述梁的立杆纵距进行调节，使所述梁的支架参数满足所述梁的规范安全度指标；

将调节后所述梁的立杆纵距反馈给所述板，使所述板的立杆纵距与所述梁的立杆纵距保持一致。

本发明支架体系的一体式构建方法的进一步改进在于，所述支架参数包括立杆纵距、立杆横距以及非顶部立杆段步距三个试算参数，所述墙采用对撑方式，对所述支架体系的支架参数进行耦合计算，并对所述支架参数进行调节，使所述支架参数满足所有单个构件的规范安全度指标，包括：

对所述墙的支架参数进行荷载计算并对所述墙的试算参数进行调节，使所述墙的支架参数满足所述墙的规范安全度指标；

将所述板的非顶部立杆段步距的参数值设置为与所述墙的立杆纵距的参数值一致；

对所述板的支架参数进行荷载计算并对所述板的立杆纵距和立杆横距进行调节，使所述板的支架参数满足所述板的规范安全度指标；

选取所述板和所述墙的立杆横距中的较小值，以及所述板和所述墙的立杆纵距中的较小值，作为所述板和所述墙的立杆横距以及立杆纵距的最终确定值；

将所述梁的立杆纵距以及非顶部立杆段步距设置为与所述板的立杆纵距以及非顶部立杆段步距一致；

对所述梁的支架参数进行规范安全度指标计算，并对所述梁的立杆横距进行调节，使所述梁的支架参数满足所述梁的规范安全度指标；

得到所述墙采用对撑方式时，满足所有单个构件规范安全度指标的支架参数。

本发明支架体系的一体式构建方法的进一步改进在于，对所述梁的支架参数进行规范安全度指标计算时，包括：

先对所述梁的立杆横距进行调节，再对所述梁的立杆纵距进行调节，使所述梁的支架参数满足所述梁的规范安全度指标；

将调节后所述梁的立杆纵距反馈给所述板和所述墙，使所述板的立杆纵距、所述墙的立杆纵距与所述梁的立杆纵距保持一致。

本发明支架体系的一体式构建方法的进一步改进在于，所述支架参数包括多个试算参数，通过正向推导法和增量递增法对所述支架体系的支架参数进行耦合计算，计算步骤包括：

提供初始值，将所述初始值赋予多个所述试算参数；

提供第一个增量值a₁，使用二进制法对多个所述试算参数进行2ⁿ-1次试算，其中n为所述试算参数的数量，在试算结果中选取一第一步最优组合，将所述第一步最优组合的参数值A₁赋予多个所述试算参数；

提供第二个增量值a₂，使用二进制法对赋予所述参数值A₁的多个所述试算参数进行2ⁿ-1次试算，在试算结果中选取一第二步最优组合，将所述第二步最优组合的参数值A₂赋予多个所述试算参数；

提供第三个增量值a₃，使用二进制法对赋予所述参数值A₂的多个所述试算参数进行2ⁿ-1次试算，在试算结果中选取一第三步最优组合，将所述第三步最优组合的参数值A₃赋予多个所述试算参数；

通过增量递增法重复上述步骤，直到当提供第m个增量值a_m进行试算时，任一所述试算参数不满足任一所述单个构件的规范安全度指标，停止试算；

将第m-1步最优组合的参数值A_m-1作为多个所述试算参数的最终确定值，得到满足所有单个构件规范安全度指标的支架参数。

本发明支架体系的一体式构建方法的进一步改进在于，选取多个所述试算参数均满足任一所述单个构件规范安全度指标的试算结果作为最优组合。

本发明支架体系的一体式构建方法的进一步改进在于，所述图形处理系统根据得到的所述建筑结构的支架体系，在所述断面几何图形上绘制所述支架体系。

本发明支架体系的一体式构建方法，借助计算机图形识别技术、人机交互、耦合分析、方案优选，利用建筑工程典型断面的几何图形可以对整个结构断面的支架体系布置形式进行一体式耦合计算、方案优选，生成整个结构工程支架体系的典型断面设计图、三维设计图和局部节点的大样图。本方法极大程度降低了设计人员的门槛和由于人为失误导致的设计错误，生成的设计图纸和大样图标准、直观，可以有效地指导施工。

本发明支架体系的一体式构建方法的有益效果是：

1)利用计算机图形信息处理系统、优化算法、方案优选系统，快速地进行海量的计算分析，快速地确定符合安全标准、最经济、实用的支架体系设计方案；

2)采用以结构整体断面为对象进行支架体系设计的理念，避免了不同结构构件交界面的支架设计盲区，设计的支架体系综合考虑了整个结构断面内不同位置、不同受力方向的所有构件；

3)采用有限元技术，对于承受多向荷载的支架系统进行三维分析，用以验证最危险部位的支架体系的安全性；

4)生成整个结构断面的支架体系设计图纸和局部节点的处理方式，对于复杂结构，还可以根据需要提供支架体系的三维设计图纸。

附图说明

图1是本发明支架体系的一体式构建方法的流程图。

图2是本发明支架体系的一体式构建方法的较佳实施例中的断面几何图形的结构示意图。

图3是本发明支架体系的一体式构建方法的较佳实施例中断面几何图形识别完成后的结构示意图。

图4是本发明支架体系的一体式构建方法的的较佳实施例中支架体系构建完成后的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的支架体系的一体式构建方法，包括：

绘制需要进行支架体系设计的建筑结构的断面几何图形，并将所述断面几何图形导入图形处理系统；

所述图形处理系统对所述断面几何图形中的各个构件的类型进行识别；

将完成类型识别的构件作为单体对象进行荷载计算，得到单个构件的规范安全度指标；

根据所述断面几何图形与识别的构件类型，将所述建筑结构作为整体对象构建支架体系；

对所述支架体系的支架参数进行耦合计算，并对所述支架参数进行调节，使所述支架参数满足所有单个构件的规范安全度指标；

根据所述支架参数，得到所述建筑结构的支架体系。

以下结合附图以及较佳实施例，对本发明支架体系的一体式构建方法做详细的介绍。图1是本发明支架体系的一体式构建方法的流程图，配合参看图1所示，本发明的支架体系的一体式构建方法，包括：

S101绘制需要进行支架体系设计的建筑结构的断面几何图形，并将所述断面几何图形导入图形处理系统。

图2是本发明支架体系的一体式构建方法的较佳实施例中的断面几何图形的结构示意图，如图2所示，所述断面几何图形的断面信息是以多个闭合多义线的方式表示，所述断面几何图形包括闭合的断面外框以及形成于所述断面外框内部的断面边界线，所述断面外框与所述断面边界线之间为断面实体。

所述图形处理系统可以将所述断面几何图形的信息，如各节点坐标值，线段长度等进行读取和储存。另外，根据结构工程的类型、系统内储存的信息库和相关判断准则，所述图形处理系统还可以对所述断面几何图形中所有的构件类型进行识别、分类。

S102所述图形处理系统对所述断面几何图形中的各个构件的类型进行识别。

图3是本发明支架体系的一体式构建方法的较佳实施例中断面几何图形识别完成后的结构示意图，如图3所示，所述断面几何图形导入所述图形处理系统后，所述图形处理系统通过区间大小识别出所述断面几何图形的断面外框，之后根据所述断面几何图形的内部断面边界线的坐标点识别出各个断面块的构件类型(墙、斜腋、板、梁)。具体识别过程如下：

第1步：所述图形处理系统记录下所述断面边界线上各节点的坐标点，将所述节点的坐标点以X_n，Y_n表示，如图2中所示，在所述断面边界线上标记出A₁(X₁，Y₁)～A₁₄(X₁₄，Y₁₄)这14个节点。

第2步：由所述断面边界线的左角开始识别，比较各节点的坐标点的关系，确定各节点构成的构件的类型。

第3步：当相邻的两个节点的坐标点的关系满足X_n＝X_n-1，Y_n≠Y_n-1时，将相邻两个所述节点之间构成的构件的类型识别为墙。如图2中的A₁节点与A₂节点，以及A₁₃节点与A₁₄节点所构成的构件即识别为墙10。其中，A₁节点与A₂节点的纵坐标的差值，以及A₁₃节点与A₁₄节点的纵坐标的差值即为墙10的高度。

第4步：当相邻的两个节点的坐标点的关系满足X_n≠X_n-1，Y_n≠Y_n-1时，将相邻两个所述节点之间构成的构件的类型识别为斜腋。如图2中的A₂节点与A₃节点，以及A₁₂节点与A₁₃节点所构成的构件即识别为斜腋20。

第5步：当相邻的两个节点的坐标点的关系满足X_n≠X_n-1，Y_n＝Y_n-1时，将相邻两个所述节点之间构成的构件的类型识别为板。如图2中的A₃节点与A₄节点、A₇节点与A₈节点，以及A₁₁节点与A₁₂节点所构成的构件即识别为板30。

第6步：当相邻的四个节点的坐标点的关系满足X_n+1＝X_n，Y_n+1≠Y_n、X_n≠X_n-1，Y_n＝Y_n-1、X_n-1＝X_n-2，Y_n-1≠Y_n-2时，将相邻四个所述节点之间构成的构件的类型识别为梁。如图2中的A₄节点、A₅节点、A₆节点与A₇节点，以及A₈节点、A₉节点、A₁₀节点与A₁₁节点所构成的构件即识别为梁40。

识别完成后，将墙10、斜腋20、板30以及梁40通过不同的颜色标识出来，如图3所示。

S103将完成类型识别的构件作为单体对象进行荷载计算，得到单个构件的规范安全度指标。

将单个板、梁、墙作为单体计算对象，根据其不同特性采用不同的计算公式组进行计算。计算中以支架材料(底模材料、主楞材料等)、结构物理参数(如：厚度、净高等)以及荷载参数(如：新浇筑混凝土的重度γ_C、可变荷载分项系数γ_Q等)为基础值，立杆纵距、立杆横距、次楞间距等为试算参数，得到单个构件满足安全条件的规范安全度指标，规范安全度指包括抗弯强度、抗剪强度、立杆稳定性等。将计算结果中的抗弯强度、抗剪强度、立杆稳定性等规范安全度指标作为支架体系的校核值。当安全系数均满足安全条件(值≥1)表示支架材料满足支撑要求，安全系数不满足安全条件(值<1)时，向用户报警。

S104根据所述断面几何图形与识别的构件类型，将所述建筑结构作为整体对象构建支架体系。

S105对所述支架体系的支架参数进行耦合计算，并对所述支架参数进行调节，使所述支架参数满足所有单个构件的规范安全度指标。

其中，对所述支架体系的支架参数进行耦合计算，并对所述支架参数进行调节，使所述支架参数满足所有单个构件的规范安全度指标，包括以下三种情况：

(1)所述墙采用桁架钢模方式，墙体不计算，不对其他部位的计算产生任何影响。所述支架参数包括立杆纵距、立杆横距以及非顶部立杆段步距三个试算参数，计算步骤包括：

对所述板的支架参数进行荷载计算并对所述板的试算参数进行调节，使所述板的支架参数满足所述板的规范安全度指标；

将所述梁的立杆纵距以及非顶部立杆段步距设置为与所述板的立杆纵距以及非顶部立杆段步距一致；

将所述板的立杆横距作为所述梁的立杆横距的初始值，对所述梁的支架参数进行荷载计算，当无法满足稳定计算时先调节所述梁的立杆横距，当调节所述梁的立杆横距始终无法满足稳定计算，则改为调节所述梁的立杆纵距，使所述梁的支架参数满足所述梁的规范安全度指标；

将调节后所述梁的立杆纵距反馈给所述板，使所述板的立杆纵距与所述梁的立杆纵距保持一致；

得到所述墙采用桁架钢模方式时，满足所有单个构件规范安全度指标的支架参数。

(2)所述墙采用对拉方式，墙体单独计算，产生的结果值仅仅用于墙体本身。所述支架参数包括立杆纵距、立杆横距以及非顶部立杆段步距三个试算参数，计算步骤包括：

对所述墙的支架参数进行荷载计算并对所述墙的试算参数进行调节，使所述墙的支架参数满足所述墙的规范安全度指标，先单独得出所述墙的支架参数；

对所述板的支架参数进行荷载计算并对所述板的试算参数进行调节，使所述板的支架参数满足所述板的规范安全度指标；

将所述梁的立杆纵距以及非顶部立杆段步距设置为与所述板的立杆纵距以及非顶部立杆段步距一致；

将所述板的立杆横距作为所述梁的立杆横距的初始值，对所述梁的支架参数进行荷载计算，当无法满足稳定计算时先调节所述梁的立杆横距，当调节所述梁的立杆横距始终无法满足稳定计算，则改为调节所述梁的立杆纵距，使所述梁的支架参数满足所述梁的规范安全度指标；

将调节后所述梁的立杆纵距反馈给所述板，使所述板的立杆纵距与所述梁的立杆纵距保持一致；

得到所述墙采用对拉方式时，满足所有单个构件规范安全度指标的支架参数。

(3)所述墙采用对撑方式，对板和梁的计算产生直接影响。所述支架参数包括立杆纵距、立杆横距以及非顶部立杆段步距三个试算参数，计算步骤包括：

对所述墙的支架参数进行荷载计算并对所述墙的试算参数进行调节，使所述墙的支架参数满足所述墙的规范安全度指标；

将所述板的非顶部立杆段步距的参数值设置为与所述墙的立杆纵距的参数值一致；

对所述板的支架参数进行荷载计算并对所述板的立杆纵距和立杆横距进行调节，使所述板的支架参数满足所述板的规范安全度指标；

选取所述板和所述墙的立杆横距中的较小值，以及所述板和所述墙的立杆纵距中的较小值，作为所述板和所述墙的立杆横距以及立杆纵距的最终确定值；

将所述梁的立杆纵距以及非顶部立杆段步距设置为与所述板的立杆纵距以及非顶部立杆段步距一致；

将所述板的立杆横距作为所述梁的立杆横距的初始值，对所述梁的支架参数进行荷载计算，当无法满足稳定计算时先调节所述梁的立杆横距，当调节所述梁的立杆横距始终无法满足稳定计算，则改为调节所述梁的立杆纵距，使所述梁的支架参数满足所述梁的规范安全度指标；

将调节后所述梁的立杆纵距反馈给所述板和所述墙，使所述板的立杆纵距、所述墙的立杆纵距与所述梁的立杆纵距保持一致；

得到所述墙采用对撑方式时，满足所有单个构件规范安全度指标的支架参数。

由于计算过程中涉及的计算参数过多，计算得出的设计方案通常不是唯一的。因此，计算过程中会惊醒最优设计方案的选择与调整。一般所述支架参数包括多个试算参数，通过正向推导法和增量递增法对所述支架体系的支架参数进行耦合计算，分析过程主要通过正向推导，即所有试算参数均从初始值按增量值正向递增试算，把各试算参数增加一个增量值的所有参数值组合作为一组方案，比较出一组中的最优方案后继续重复增量值递增试算，每组各试算参数增量后的参数值组合方案，需实现2ⁿ-1次的计算，其中n为试算参数的数量，根据校核值来判定并取出最优组合，即选取多个所述试算参数均满足任一所述单个构件的规范安全度指标的试算结果作为最优组合。

这里，以板的底模支架类型是扣件抗滑为例，试算参数分别是：立杆纵距、立杆横距、次楞间距、非顶部立杆段步距共4项，那么，计算过程包括具体包括：

第1步：提供初始值，将所述初始值赋予多个所述试算参数；

提供第一个增量值a₁，使用二进制法对多个所述试算参数进行2⁴-1＝15次试算，其中n为所述试算参数的数量，在15个试算结果中选取一第一步最优组合，将所述第一步最优组合的参数值A₁赋予多个所述试算参数；

其中所述的使用二进制法，比如第1次计算的二进制法表示为0001，表示只有第一个试算参数立杆纵距进行增量，其他试算参数不增量；

比如第3次计算的二进制法表示为0011，表示第一个试算参数立杆纵距和第二个试算参数立杆横距两个参数一起进行增量，其他试算参数不增量；

比如第7次计算的二进制法表示为0111，表示第一个试算参数立杆纵距、第二个试算参数立杆横距和第三个试算参数次楞间距三个参数一起进行增量，其他试算参数不增量；

比如第15次计算的二进制法表示为1111，表示第一个试算参数立杆纵距、第二个试算参数立杆横距、第三个试算参数次楞间距和第四个试算参数非顶部立杆段步距四个参数一起进行增量，其他试算参数不增量；

第2步：提供第二个增量值a₂，使用二进制法对赋予所述参数值A₁的多个所述试算参数进行2⁴-1＝15次试算，在15个试算结果中选取一第二步最优组合，将所述第二步最优组合的参数值A₂赋予多个所述试算参数；

第3步：提供第三个增量值a₃，使用二进制法对赋予所述参数值A₂的多个所述试算参数进行2⁴-1＝15次试算，在15个试算结果中选取一第三步最优组合，将所述第三步最优组合的参数值A₃赋予多个所述试算参数；

第4步：通过增量递增法重复上述步骤，直到当提供第m个增量值a_m进行试算时，任一所述试算参数不满足任一所述单个构件的规范安全度指标，停止试算；

第5步：将第m-1步最优组合的参数值A_m-1作为多个所述试算参数的最终确定值，得到满足所有单个构件规范安全度指标的支架参数。

另外，分析中还可以引入主控项干预，即根据实际应用中的安全重要性、经济性设置并计算得出各试算参数在推导中的主次地位，使各参数其在推导过程的重要节点处于其应有的影响和作用地位，帮助支架体系往更优的方向选择和调整。

还可以人工对局部位置的支架布置进行调整，验算修改后支架体系的安全性。形成的最优设计方案，通过调用有限元计算程序，进行整个结构断面支架体系的的数值分析，进一步判断支架体系的安全性，对于承受多向荷载、重点部位支架体系的安全性进行验证。

S106根据所述支架参数，得到所述建筑结构的支架体系。

所述图形处理系统根据计算得到的支架体系的设计方案自动绘制典型断面整体支架体系的设计图纸和承受多向荷载的重点部位、各构件交界面的节点图、大样图，对于结构形式比较复杂的工程，还可以绘制支架体系的三维设计图纸，以供现场实施使用，如图4所示。

本发明支架体系的一体式构建方法，将建筑结构的全部构件作为整体对象进行支架设计，综合考虑了整个建筑结构的结构断面内不同位置、不同受力方向的所有构件，避免了不同构件交界面的支架设计盲区，使支架体系能够承受不同构件、不同方向的荷载作用，更具安全性，保证了施工安全。

本发明支架体系的一体式构建方法，借助计算机图形识别技术、人机交互、耦合分析、方案优选，利用建筑工程典型断面的几何图形可以对整个结构断面所有构件的支架体系布置形式进行一体式耦合计算、方案优选，生成整个结构工程支架体系的典型断面设计图、三维设计图和局部节点的大样图。本方法极大程度降低了设计人员的门槛和由于人为失误导致的设计错误，生成的设计图纸和大样图标准、直观，可以有效地指导施工。

本发明支架体系的一体式构建方法的有益效果是：

1)利用计算机图形信息处理系统、优化算法、方案优选系统，快速地进行海量的计算分析，快速地确定符合安全标准、最经济、实用的支架体系设计方案；

2)采用以结构整体断面为对象进行支架体系设计的理念，避免了不同结构构件交界面的支架设计盲区，设计的支架体系综合考虑了整个结构断面内不同位置、不同受力方向的所有构件；

3)采用有限元技术，对于承受多向荷载的支架系统进行三维分析，用以验证最危险部位的支架体系的安全性；

4)生成整个结构断面的支架体系设计图纸和局部节点的处理方式，对于复杂结构，还可以根据需要提供支架体系的三维设计图纸。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种支架体系的一体式构建方法，其特征在于，包括：

绘制需要进行支架体系设计的建筑结构的断面几何图形，并将所述断面几何图形导入图形处理系统；

所述图形处理系统对所述断面几何图形中的各个构件的类型进行识别；

将完成类型识别的构件作为单体对象进行荷载计算，得到单个构件的规范安全度指标；

根据所述断面几何图形与识别的构件类型，将所述建筑结构作为整体对象构建支架体系；

对所述支架体系的支架参数进行耦合计算，并对所述支架参数进行调节，使所述支架参数满足所有单个构件的规范安全度指标；

根据所述支架参数，得到所述建筑结构的支架体系；

进一步地，所述断面几何图形包括闭合的断面外框以及形成于所述断面外框内部的断面边界线，所述构件的类型包括墙、斜腋、板和梁，识别所述构件的类型包括以下步骤：

所述图形处理系统记录下所述断面边界线上各节点的坐标点，将所述节点的坐标点以X_n，Y_n表示；

由所述断面边界线的左角开始识别，比较各节点的坐标点的关系，确定各节点构成的构件的类型；

当相邻的两个节点的坐标点的关系满足X_n＝X_n-1，Y_n≠Y_n-1时，将相邻两个所述节点之间构成的构件的类型识别为墙；

当相邻的两个节点的坐标点的关系满足X_n≠X_n-1，Y_n≠Y_n-1时，将相邻两个所述节点之间构成的构件的类型识别为斜腋；

当相邻的两个节点的坐标点的关系满足X_n≠X_n-1，Y_n＝Y_n-1时，将相邻两个所述节点之间构成的构件的类型识别为板；

当相邻的四个节点的坐标点的关系满足X_n+1＝X_n，Y_n+1≠Y_n、X_n≠X_n-1，Y_n＝Y_n-1、X_n-1＝X_n-2，Y_n-1≠Y_n-2时，将相邻四个所述节点之间构成的构件的类型识别为梁。

2.如权利要求1所述的支架体系的一体式构建方法，其特征在于，所述支架参数包括立杆纵距、立杆横距以及非顶部立杆段步距三个试算参数，所述墙采用桁架钢模方式，对所述支架体系的支架参数进行耦合计算，并对所述试算参数进行调节，使所述支架参数满足所有单个构件的规范安全度指标，包括：

对所述板的支架参数进行荷载计算并对所述板的试算参数进行调节，使所述板的支架参数满足所述板的规范安全度指标；

将所述梁的立杆纵距以及非顶部立杆段步距设置为与所述板的立杆纵距以及非顶部立杆段步距一致；

对所述梁的支架参数进行荷载计算并对所述梁的立杆横距进行调节，使所述梁的支架参数满足所述梁的规范安全度指标；

得到所述墙采用桁架钢模方式时，满足所有单个构件规范安全度指标的支架参数。

3.如权利要求1所述的支架体系的一体式构建方法，其特征在于，所述支架参数包括立杆纵距、立杆横距以及非顶部立杆段步距三个试算参数，所述墙采用对拉方式，对所述支架体系的支架参数进行耦合计算，并对所述支架参数进行调节，使所述支架参数满足所有单个构件的规范安全度指标，包括：

对所述墙的支架参数进行荷载计算并对所述墙的试算参数进行调节，使所述墙的支架参数满足所述墙的规范安全度指标；

对所述板的支架参数进行荷载计算并对所述板的试算参数进行调节，使所述板的支架参数满足所述板的规范安全度指标；

将所述梁的立杆纵距以及非顶部立杆段步距设置为与所述板的立杆纵距以及非顶部立杆段步距一致；

对所述梁的支架参数进行荷载计算并对所述梁的立杆横距进行调节，使所述梁的支架参数满足所述梁的规范安全度指标；

得到所述墙采用对拉方式时，满足所有单个构件规范安全度指标的支架参数。

4.如权利要求2或3所述的支架体系的一体式构建方法，其特征在于，对所述梁的支架参数进行荷载计算时，包括：

先对所述梁的立杆横距进行调节，再对所述梁的立杆纵距进行调节，使所述梁的支架参数满足所述梁的规范安全度指标；

将调节后所述梁的立杆纵距反馈给所述板，使所述板的立杆纵距与所述梁的立杆纵距保持一致。

5.如权利要求1所述的支架体系的一体式构建方法，其特征在于，所述支架参数包括立杆纵距、立杆横距以及非顶部立杆段步距三个试算参数，所述墙采用对撑方式，对所述支架体系的支架参数进行耦合计算，并对所述支架参数进行调节，使所述支架参数满足所有单个构件的规范安全度指标，包括：

对所述墙的支架参数进行荷载计算并对所述墙的试算参数进行调节，使所述墙的支架参数满足所述墙的规范安全度指标；

将所述板的非顶部立杆段步距的参数值设置为与所述墙的立杆纵距的参数值一致；

对所述板的支架参数进行荷载计算并对所述板的立杆纵距和立杆横距进行调节，使所述板的支架参数满足所述板的规范安全度指标；

选取所述板和所述墙的立杆横距中的较小值，以及所述板和所述墙的立杆纵距中的较小值，作为所述板和所述墙的立杆横距以及立杆纵距的最终确定值；

将所述梁的立杆纵距以及非顶部立杆段步距设置为与所述板的立杆纵距以及非顶部立杆段步距一致；

对所述梁的支架参数进行荷载计算并对所述梁的立杆横距进行调节，使所述梁的支架参数满足所述梁的规范安全度指标；

得到所述墙采用对撑方式时，满足所有单个构件规范安全度指标的支架参数。

6.如权利要求5所述的支架体系的一体式构建方法，其特征在于，对所述梁的支架参数进行荷载计算时，包括：

先对所述梁的立杆横距进行调节，再对所述梁的立杆纵距进行调节，使所述梁的支架参数满足所述梁的规范安全度指标；

将调节后所述梁的立杆纵距反馈给所述板和所述墙，使所述板的立杆纵距、所述墙的立杆纵距与所述梁的立杆纵距保持一致。

7.如权利要求1所述的支架体系的一体式构建方法，其特征在于，所述支架参数包括多个试算参数，通过正向推导法和增量递增法对所述支架体系的支架参数进行耦合计算，计算步骤包括：

提供初始值，将所述初始值赋予多个所述试算参数；

提供第一个增量值a₁，使用二进制法对多个所述试算参数进行2ⁿ-1次试算，其中n为所述试算参数的数量，在试算结果中选取一第一步最优组 合，将所述第一步最优组合的参数值A₁赋予多个所述试算参数；

提供第二个增量值a₂，使用二进制法对赋予所述参数值A₁的多个所述试算参数进行2ⁿ-1次试算，在试算结果中选取一第二步最优组合，将所述第二步最优组合的参数值A₂赋予多个所述试算参数；

提供第三个增量值a₃，使用二进制法对赋予所述参数值A₂的多个所述试算参数进行2ⁿ-1次试算，在试算结果中选取一第三步最优组合，将所述第三步最优组合的参数值A₃赋予多个所述试算参数；

通过增量递增法重复上述步骤，直到当提供第m个增量值a_m进行试算时，任一所述试算参数不满足任一所述单个构件的规范安全度指标，停止试算；

将第m-1步最优组合的参数值A_m-1作为多个所述试算参数的最终确定值，得到满足所有单个构件规范安全度指标的支架参数。

8.如权利要求7所述的支架体系的一体式构建方法，其特征在于，选取多个所述试算参数均满足任一所述单个构件的规范安全度指标的试算结果作为最优组合。

9.如权利要求1所述的支架体系的一体式构建方法，其特征在于，所述图形处理系统根据得到的所述建筑结构的支架体系，在所述断面几何图形上绘制所述支架体系。