一种轨道交通地下车站结构的参数化建模方法及系统与流程

本发明涉及地下车站结构建模，尤其涉及一种轨道交通地下车站结构的参数化建模方法及系统。

背景技术：

1、轨道交通地下车站结构设计领域日常需要进行大量的地下车站结构横断面建模计算工作，并依据业务需求对应提取特定数据内容进行分析和使用。对于轨道交通地下车站结构设计工作，其主要特定与需求包括：主体、附属框架几何需求，地下车站的层数、跨数根据车站性质、人流密度等等因素有多种形式，常见的有2层2跨、2层3跨等，同样的，地下车站附属结构也有多种层跨组合形式，因此地下车站的主体横断面形式多变，设计人员需要根据具体要求，对地下车站横断面结构进行定制化建模；

2、目前轨道交通地下车站结构设计大多采用手工建模、计算，将结构计算力学模型手工输入计算机，没有构成自动建模流程。而对于轨道交通设计行业，特别是地下车站结构设计领域，数据常常涉及大跨度多表关联，数据量大，计算方法复杂，因此在传统设计模式在日常工作中效率较低、错误率较高。为实现上述功能需求，需要提供一种设计关键参数与结构力学模型之间的转换系统，例如计算地下车站结构所在的土层提供的侧向弹性约束，并施加到该土层对应的结构模型位置。

3、但是，目前地下结构常用的设计方法在实际作业中仍存在以下技术问题：设计人员在结构建模时通常采用手工建模的方式，而商业有限元程序的建模通常不够友好，设计人员往往需要在建模工作上花费大量的时间；由于建模工作复杂，设计人员往往不考虑车站施工中的围护结构，但由于围护结构在施工完毕后并不完全拆除，而是埋在土体中与车站结构共同受力，因此不含围护结构的结构计算模型是不完整的，对结构整体刚度的考虑不足，与实际情况有差异，导致计算结果不准确；由于建模工作复杂，设计人员通常采用简化土体约束计算方法，即对所有土层的约束刚度取加权平均，该方法较为粗放，与现场实际情况有偏差，导致计算结果不准确；设计人员的建模习惯不同，导致轨道交通地下车站结构模型一人一式，没有统一的标准数据格式，而建模方式的不同导致同一车站的计算结果也各有差异，与实际情况不一定相符，导致结构安全问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种轨道交通地下车站结构的参数化建模方法及系统。

2、第一方面，本发明提供一种轨道交通地下车站结构的参数化建模方法，包括：

3、s100、获取地下车站工程特征参数；

4、s200、根据所述地下车站工程特征参数建立地下车站局部结构横断面计算模型；

5、s300、基于所述局部结构横断面计算模型，根据实际工程需求进行模型融合，构成地下车站整体结构模型；

6、s400、基于图元和所述工程特征参数进行网格划分，并计算各个结构接触边界的边界条件；

7、s500、进行荷载施加，将荷载参数以标准数据格式存入所述地下车站整体结构模型中，构成最终的轨道交通地下车站结构横断面计算模型；；

8、进一步地，步骤s100中所述地下车站工程特征参数包括但不限于主体层高、主体跨宽以及主体结构埋深。

9、进一步地，步骤s200中所述地下车站局部结构横断面计算模型包括主体结构模型、附属结构模型、围护结构模型、压顶梁结构模型以及抗拔桩结构模型。

10、进一步地，步骤s300包括：获取所述地下车站工程特征参数中的主体结构埋深、附属结构埋深和附属结构位置，根据上述参数将所述主体结构计算模型、附属结构计算模型、围护结构计算模型以及抗拔桩结构计算模型进行模型融合，构成地下车站结构横断面整体计算模型。

11、进一步地，所述模型融合方式包括但不限于：主体模型；主体模型+附属模型；主体模型+围护模型；主体结构+抗拔桩模型；主体模型+附属模型+围护模型；主体模型+附属模型+抗拔桩模型；主体模型+围护模型+抗拔桩模型；以及主体模型+附属模型+围护模型+抗拔桩模型。

12、进一步地，步骤s400所述网格划分包括：基于地层、水位、主体结构层、附属结构层、围护结构、抗拔桩结构以及最大单元长度进行网格划分。

13、进一步地，步骤s400所述结构接触边界包括：墙-地层边界、板-地层边界、桩-地层边界、围护-地层边界、墙-围护接触边界以及压顶梁接触边界。

14、进一步地，步骤s500中还包括将截面信息存入所述地下车站结构模型中，所述截面信息包括构件类型、截面类型、构件宽度、构件高度以及构件直径信息。

15、进一步地，步骤s500所述荷载参数包括荷载工况、荷载类型、荷载起点、起点荷载值、荷载终点以及终点荷载值参数。

16、第二方面，本发明提供一种轨道交通地下车站结构的参数化建模系统，其特征在于，应用如所述的一种轨道交通地下车站结构的参数化建模方法中任一步骤实现，包括：

17、第一模块，用于收集并储存所述地下车站工程特征参数；

18、第二模块，用于通过所述工程特征参数建立地下车站各个局部结构横断面计算模型；

19、第三模块，用于根据用户需求，基于所述局部结构横断面计算模型进行任意的模型融合，构成地下车站整体结构模型；

20、第四模块，基于图元和所述工程特征参数进行网格划分，并对所述图元附加结构进行边界条件生成；

21、第五模块，用于进行荷载施加，储存各类荷载参数，构成最终的轨道交通地下车站结构横断面计算模型。

22、本发明的有益效果：

23、1.本发明提供了一种轨道交通地下车站结构的参数化建模方法及系统，实现了对地下车站结构设计的自动化和标准化，减少了手工建模的错误，显著提升了设计效率和准确性，并通过灵活的模型融合功能，满足了不同工程需求的个性化设计；

24、2.本发明提供了一种轨道交通地下车站结构的参数化建模方法及系统还通过精细的网格划分技术和全面的工程特征参数考虑，能够适应各种复杂的地下工程条件，确保结构设计的安全性和可靠性。

25、3.本发明提供了一种轨道交通地下车站结构的参数化建模方法及系统，采用标准化的建模流程，实现了模型数据的规范化，统一了设计标准，减少了人为错误，提高了模型的准确性，确保了结构设计的可靠性。

26、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种轨道交通地下车站结构的参数化建模方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种轨道交通地下车站结构的参数化建模方法，其特征在于，步骤s100中所述地下车站工程特征参数包括但不限于主体层高、主体跨宽、主体结构埋深、附属层高、附属跨宽、附属结构埋深以及附属结构位置。

3.根据权利要求1所述的一种轨道交通地下车站结构的参数化建模方法，其特征在于，步骤s200中，地下车站局部结构横断面计算模型包括主体结构模型、附属结构模型、围护结构模型、压顶梁结构模型以及抗拔桩结构模型。

4.根据权利要求1所述的一种轨道交通地下车站结构的参数化建模方法，其特征在于，步骤s300包括：将所述主体结构计算模型、附属结构计算模型、围护结构计算模型以及抗拔桩结构计算模型进行模型融合，构成地下车站结构横断面整体计算模型。

5.根据权利要求4所述的一种轨道交通地下车站结构的参数化建模方法，其特征在于，所述模型融合方式包括但不限于：主体模型；主体模型+附属模型；主体模型+围护模型；主体结构+抗拔桩模型；主体模型+附属模型+围护模型；主体模型+附属模型+抗拔桩模型；主体模型+围护模型+抗拔桩模型；以及主体模型+附属模型+围护模型+抗拔桩模型。

6.根据权利要求1所述的一种轨道交通地下车站结构的参数化建模方法，其特征在于，其特征在于，步骤s400所述网格划分包括：基于地层、水位、主体结构层、附属结构层、围护结构、抗拔桩结构以及最大单元长度进行网格划分。

7.根据权利要求6所述的一种轨道交通地下车站结构的参数化建模方法，其特征在于，步骤s400所述结构接触边界包括：墙-地层边界、板-地层边界、桩-地层边界、围护-地层边界、墙-围护接触边界以及压顶梁接触边界。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种轨道交通地下车站结构的参数化建模方法，其特征在于，步骤s500中还包括将截面信息存入所述地下车站结构模型中，所述截面信息包括构件类型、截面类型、构件宽度、构件高度以及构件直径信息。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的一种轨道交通地下车站结构的参数化建模方法，其特征在于，步骤s500所述荷载参数包括荷载工况、荷载类型、荷载起点、起点荷载值、荷载终点、终点荷载值。

10.一种轨道交通地下车站结构的参数化建模系统，其特征在于，应用如权利要求1-9中任一项所述的一种轨道交通地下车站结构的参数化建模方法实现，包括：

技术总结本发明公开了一种轨道交通地下车站结构的参数化建模方法及系统，所述方法包括：获取地下车站工程特征参数；根据所述地下车站工程特征参数建立地下车站局部结构横断面计算模型；基于所述局部结构横断面计算模型，根据实际工程需求进行模型融合，构成地下车站结构整体模型；基于图元和所述工程特征参数进行网格划分，并根据地层与网格构成边界条件；将截面信息和荷载参数以标准数据格式存入所述地下车站结构模型中，构成最终的轨道交通地下车站结构横断面计算模型；本方法实现了对地下车站结构设计的自动化和标准化，减少了手工建模的错误，显著提升了设计效率和准确性，并通过灵活的模型融合功能，满足了不同工程需求的个性化设计。技术研发人员：王臣,高晗,张鑫,王浩任,张波,周明科,李佳蓉,马骉受保护的技术使用者：北京城建设计发展集团股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10