一种基于Revit二次开发的基坑工程稳定性的设计方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于Revit二次开发的基坑工程稳定性的设计方法及设计系统，所述设计方法包括以下步骤：S1、提取Revit平台中建立的模型的有效信息，并储存；S2、通过一定的数学模型验算所述模型的稳定性；S3、将分析得到的稳定性结果反馈给客户终端。本发明利用在Revit中已构建的基坑模型，自动提取模型中的有效信息，自动计算基坑的稳定性，并生成计算文档，方便用户查看和下载。当模型改变时，系统可根据重新修改的模型重新提取属性信息，重新计算并生成计算文档，大大减少了修改图纸、重新计算的工作量，提高设计者的工作效率。同时，Revit逐步取代CAD成为建筑行业新的发展方向，在Revit中开发基坑稳定性计算功能也是顺应了时代的发展要求。

说明书

技术领域

本发明属于建筑工程施工稳定性设计的技术领域，具体涉及一种基于Revit二次开发的基坑工程稳定性的设计方法及设计系统。

背景技术

随着我国经济的发展，基坑及地下工程趋于大型化和复杂化，给基坑稳定性计算、分析和修正带来困难。近年来，Revit软件作为BIM技术实现手段之一，已成为建筑业的研究热点，其具有三维可视化、智能化、集成化等优势，已经逐步取代CAD软件在建筑行业的地位。基坑工程作为建筑工程重要组成部分，仍然沿用传统的二维设计方式，将理正软件嵌入到CAD中，作为基坑工程的辅助类设计软件，对其稳定性进行验算，这种基于CAD软件的设计过程已经不能满足基坑工程科学化组织与管理的要求。

发明内容

本发明为了解决上述现有的软件满足不了基坑工程趋于大型化的和复杂化的设计的技术问题，提供一种全自动、高效率的基于Revit二次开发的基坑工程稳定性的设计方法及设计系统。

为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：

本发明所述基于Revit二次开发的基坑工程稳定性的设计方法，包括以下步骤：

S1、提取Revit平台中建立的模型的有效信息，并储存；

S2、通过一定的数学模型验算所述模型的稳定性；

S3、将分析得到的稳定性结果反馈给客户终端。

进一步地，所述S2中，所述模型的稳定性包括整体稳定性、坑底抗隆起稳定性、抗倾覆稳定性；

所述基坑模型的整体稳定性通过以下数学模型验算，若数学模型成立，基坑模型的整体稳定性符合设计要求，否则，基坑模型的整体稳定性不满足设计要求；

其中，γ_s—作用分项系数；

l_i—第i条土条沿滑弧面的弧长(m)；

q_ki—第i条土条处的地面超载标准值(KN/m)；

n—划分土条的个数；

b_i—第i条土条的宽度(m)；

W_ki—第i条土条的自重标准值(KN)；

α_i—第i条滑弧中点的切线和水平线的夹角(°)；

c_ki—第i条土条滑动面上土的粘聚力标准值(kPa)；

φ_ki—第i条土条滑动面上土的内摩擦角标准值(°)；

γ_RZ—整体稳定性分项系数；

所述基坑模型的坑底抗隆起稳定性通过数学模型验算，若数学模型成立，基坑模型的坑底抗隆起稳定性符合设计要求，否则，基坑模型的坑底抗隆起稳定性不满足设计要求；

其中：γ_RZ—坑外地表至基坑围护墙底各土层天然重度的加权平均值(kN/m3)；

γ₀₁—坑内开挖面至围护墙底各土层天然重度的加权平均值(kN/m3)；

γ₀₂—坑内开挖面至围护墙底各土层天然重度的加权平均值(kN/m3)；

H—基坑开挖深度(m)；

D—围护墙在基坑开挖面以下的入土深度(m)；

q_k—坑外地面超载标准值(kPa)；

N_q、N_c—地基土的承载力系数；

c_k—围护桩底地基土粘聚力标准值(kPa)；

φ_k—围护桩底地基土内摩擦角标准值(kPa)；

γ_RL—抗隆起分项系数；

e—自然常数；

所述基坑模型的抗倾覆稳定性通过以下数学模型验算，若数学模型成立，基坑模型的抗倾覆稳定性符合设计要求，否则抗倾覆稳定性不满足设计要求；

式中：F_ak—墙后主动土压力标准值(kN/m)；

z_a—墙后主动土压力作用点至墙底的距离(m)；

F_pk—墙前被动土压力标准值(kN/m)；

z_p—墙前被动土压力作用点至墙底的距离(m)；

F_wk—作用在围护墙上的净水压力(kN/m)；

z_w—围护墙上的净水压力作用点至墙底的距离(m)；

γ_RL—抗倾覆分项系数；

γ_RQ—抗倾覆分项系数，取1.1，当基坑边长不大于20m时，取1.0；

G_k—水泥土重力式围护墙的自重标准值(kN)。

B—水泥土重力式围护墙的宽度(m)；

i＝1、2、3、4、5……。

进一步地，所述模型的有效信息包括几何尺寸信息、属性信息、用户输入的技术参数；

所述几何尺寸信息包括基坑开挖深度、第i条土条沿滑弧面的弧长、第i条土条宽度、第i条滑弧中点的切线和水平线的夹角、基坑开挖的宽度、围护墙在基坑开挖面以下的入土深度；墙后主动土压力作用点至墙底的距度、墙前被动土压力作用点至墙底的距离、围护墙上的净水压力作用点至墙底的距离；

所述模型的属性信息包括作用分项系统、第i条土条滑动面上土的粘聚力标准值、第i条土条滑动面上土的内摩擦角、整体稳定性分项系数、坑外地表至基坑围护墙底各土层天然重度的加权平均值、坑内开挖面至围护墙底各土层天然重度的加权平均值、地基土的承载力系数、围护桩底地基土粘聚力标准值、围护桩底地基土内摩擦角标准值、抗隆起分项系数、墙后主动土压力标准值、墙前被动土压力标准值、作用在围护墙上的净水压力、抗倾覆分项系数；

所述用户输入的技术参数包括开挖类型、支护结构类型、划分土条的个数、整体稳定性分项系数、地基土承载力系数。

一种基于Revit二次开发的基坑工程稳定性的设计系统，包括信息提取模块、信息分析模块、信息反馈模块；

所述信息提取模块，用于提取在Revit中创建的基坑模型的有效信息，并储存；

所述信息分析模块，利用数学模型验算基坑的稳定性；

所述信息反馈模块，用于将所述信息分析模块得到的稳定性结果反馈至用户的终端。

进一步地，所述有效信息包括几何尺寸信息、属性信息、用户输入的技术参数；

所述几何尺寸信息包括基坑开挖深度、第i条土条沿滑弧面的弧长、第i条土条宽度、第i条滑弧中点的切线和水平线的夹角、基坑开挖的宽度、围护墙在基坑开挖面以下的入土深度；墙后主动土压力作用点至墙底的距度、墙前被动土压力作用点至墙底的距离、围护墙上的净水压力作用点至墙底的距离；

所述模型的属性信息包括作用分项系统、第i条土条滑动面上土的粘聚力标准值、第i条土条滑动面上土的内摩擦角、整体稳定性分项系数、坑外地表至基坑围护墙底各土层天然重度的加权平均值、坑内开挖面至围护墙底各土层天然重度的加权平均值、地基土的承载力系数、围护桩底地基土粘聚力标准值、围护桩底地基土内摩擦角标准值、抗隆起分项系数、墙后主动土压力标准值、墙前被动土压力标准值、作用在围护墙上的净水压力、抗倾覆分项系数；

所述用户输入的技术参数包括开挖类型、支护结构类型、划分土条的个数、整体稳定性分项系数、地基土承载力系数。

进一步地，所述信息分析模块包括整体稳定性验算子模块、坑底抗隆起稳定性验算子模块、抗倾覆稳定性验算子模块；

所述整体稳定性验算子模块通过以下数学模型验算基坑模型的整体稳定性，若数学模型成立，基坑模型的整体稳定性符合设计要求，否则，基坑模型的整体稳定性不满足设计要求；

其中，γ_s—作用分项系数；

l_i—第i条土条沿滑弧面的弧长(m)；

q_ki—第i条土条处的地面超载标准值(KN/m)；

n—划分土条的个数；

b_i—第i条土条的宽度(m)；

W_ki—第i条土条的自重标准值(KN)；

α_i—第i条滑弧中点的切线和水平线的夹角(°)；

c_ki—第i条土条滑动面上土的粘聚力标准值(kPa)；

φ_ki—第i条土条滑动面上土的内摩擦角标准值(°)；

γ_RZ—整体稳定性分项系数；

所述坑底抗隆起稳定性验算子模块通过以下数学模型验算基坑模型的坑底抗隆起稳定性，若数学模型成立，基坑模型的坑底抗隆起稳定性符合设计要求，否则，基坑模型的坑底抗隆起稳定性不满足设计要求；

其中：γ_RZ—坑外地表至基坑围护墙底各土层天然重度的加权平均值(kN/m3)；

γ₀₁—坑内开挖面至围护墙底各土层天然重度的加权平均值(kN/m3)；

γ₀₂—坑内开挖面至围护墙底各土层天然重度的加权平均值(kN/m3)；

H—基坑开挖深度(m)；

D—围护墙在基坑开挖面以下的入土深度(m)；

q_k—坑外地面超载标准值(kPa)；

N_q、N_c—地基土的承载力系数；

c_k—围护桩底地基土粘聚力标准值(kPa)；

φ_k—围护桩底地基土内摩擦角标准值(kPa)；

γ_RL—抗隆起分项系数；

e—自然常数；

所述抗倾覆稳定性验算子模块通过以下数学模型验算基坑模型的抗倾覆稳定性，若数学模型成立，基坑模型的抗倾覆稳定性符合设计要求，否则抗倾覆稳定性不满足设计要求；

式中：F_ak—墙后主动土压力标准值(kN/m)；

z_a—墙后主动土压力作用点至墙底的距离(m)；

F_pk—墙前被动土压力标准值(kN/m)；

z_p—墙前被动土压力作用点至墙底的距离(m)；

F_wk—作用在围护墙上的净水压力(kN/m)；

z_w—围护墙上的净水压力作用点至墙底的距离(m)；

γ_RL—抗倾覆分项系数；

γ_RQ—抗倾覆分项系数，取1.1，当基坑边长不大于20m时，取1.0；

G_k—水泥土重力式围护墙的自重标准值(kN)。

B—水泥土重力式围护墙的宽度(m)；

i＝1、2、3、4、5……。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明利用在Revit中已构建的基坑模型，自动提取模型中的有效信息，自动计算基坑的稳定性，并生成计算文档，方便用户查看和下载。当模型改变时，系统可根据重新修改的模型重新提取属性信息，重新计算并生成计算文档，大大减少了修改图纸、重新计算的工作量，提高设计者的工作效率。同时，Revit逐步取代CAD成为建筑行业新的发展方向，在Revit中开发基坑稳定性计算功能也是顺应了时代的发展要求。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明所述基于Revit二次开发的基坑工程稳定性的设计系统的原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所述基于Revit二次开发的基坑工程稳定性的设计方法，包括以下步骤：

S1、提取Revit平台中建立的模型的有效信息，并储存；

S2、通过一定的数学模型验算所述模型的稳定性；

S3、将分析得到的稳定性结果反馈给客户终端。

所述S2中，所述基坑模型的稳定性包括整体稳定性、坑底抗隆起稳定性、抗倾覆稳定性；

所述基坑模型的整体稳定性通过以下数学模型验算，若数学模型成立，基坑模型的整体稳定性符合设计要求，否则，基坑模型的整体稳定性不满足设计要求；

其中，γ_s—作用分项系数；

l_i—第i条土条沿滑弧面的弧长(m)；

q_ki—第i条土条处的地面超载标准值(KN/m)；

n—划分土条的个数；

b_i—第i条土条的宽度(m)；

W_ki—第i条土条的自重标准值(KN)；

α_i—第i条滑弧中点的切线和水平线的夹角(°)；

c_ki—第i条土条滑动面上土的粘聚力标准值(kPa)；

φ_ki—第i条土条滑动面上土的内摩擦角标准值(°)；

γ_RZ—整体稳定性分项系数；

所述基坑模型的坑底抗隆起稳定性通过数学模型验算，若数学模型成立，基坑模型的坑底抗隆起稳定性符合设计要求，否则，基坑模型的坑底抗隆起稳定性不满足设计要求；

其中：γ_RZ—坑外地表至基坑围护墙底各土层天然重度的加权平均值(kN/m3)；

γ₀₁—坑内开挖面至围护墙底各土层天然重度的加权平均值(kN/m3)；

γ₀₂—坑内开挖面至围护墙底各土层天然重度的加权平均值(kN/m3)；

H—基坑开挖深度(m)；

D—围护墙在基坑开挖面以下的入土深度(m)；

q_k—坑外地面超载标准值(kPa)；

N_q、N_c—地基土的承载力系数；

c_k—围护桩底地基土粘聚力标准值(kPa)；

φ_k—围护桩底地基土内摩擦角标准值(kPa)；

γ_RL—抗隆起分项系数；

e—自然常数；

所述基坑模型的抗倾覆稳定性通过以下数学模型验算，若数学模型成立，基坑模型的抗倾覆稳定性符合设计要求，否则抗倾覆稳定性不满足设计要求；

式中：F_ak—墙后主动土压力标准值(kN/m)；

z_a—墙后主动土压力作用点至墙底的距离(m)；

F_pk—墙前被动土压力标准值(kN/m)；

z_p—墙前被动土压力作用点至墙底的距离(m)；

F_wk—作用在围护墙上的净水压力(kN/m)；

z_w—围护墙上的净水压力作用点至墙底的距离(m)；

γ_RL—抗倾覆分项系数；

γ_RQ—抗倾覆分项系数，取1.1，当基坑边长不大于20m时，取1.0；

G_k—水泥土重力式围护墙的自重标准值(kN)。

B—水泥土重力式围护墙的宽度(m)；

i＝1、2、3、4、5……。

所述基坑模型的有效信息包括几何尺寸信息、属性信息、用户输入的技术参数；

所述几何尺寸信息包括基坑开挖深度、第i条土条沿滑弧面的弧长、第i条土条宽度、第i条滑弧中点的切线和水平线的夹角、基坑开挖的宽度、围护墙在基坑开挖面以下的入土深度；墙后主动土压力作用点至墙底的距度、墙前被动土压力作用点至墙底的距离、围护墙上的净水压力作用点至墙底的距离；

所述基坑模型的属性信息包括作用分项系统、第i条土条滑动面上土的粘聚力标准值、第i条土条滑动面上土的内摩擦角、整体稳定性分项系数、坑外地表至基坑围护墙底各土层天然重度的加权平均值、坑内开挖面至围护墙底各土层天然重度的加权平均值、地基土的承载力系数、围护桩底地基土粘聚力标准值、围护桩底地基土内摩擦角标准值、抗隆起分项系数、墙后主动土压力标准值、墙前被动土压力标准值、作用在围护墙上的净水压力、抗倾覆分项系数；

所述用户输入的技术参数包括开挖类型、支护结构类型、划分土条的个数、整体稳定性分项系数、地基土承载力系数。

如图1所示，本发明所述基于Revit二次开发的基坑工程稳定性的设计系统，包括信息提取模块1、信息分析模块2、信息反馈模块3。

所述信息提取模块1，用于提取在Revit中创建的基坑模型的有效信息，并储存；

所述信息分析模块2，利用数学模型验算基坑的稳定性；

所述信息反馈模块3，用于将所述信息分析模块得到的稳定性结果反馈至用户的终端。

所述信息提取模块1提取的有效信息包括几何尺寸信息、属性信息、用户输入的技术参数。

所述几何尺寸信息包括基坑开挖深度、第i条土条沿滑弧面的弧长、第i条土条宽度、第i条滑弧中点的切线和水平线的夹角、基坑开挖的宽度、围护墙在基坑开挖面以下的入土深度；墙后主动土压力作用点至墙底的距度、墙前被动土压力作用点至墙底的距离、围护墙上的净水压力作用点至墙底的距离。

所述基坑模型的属性信息包括作用分项系统、第i条土条滑动面上土的粘聚力标准值、第i条土条滑动面上土的内摩擦角、整体稳定性分项系数、坑外地表至基坑围护墙底各土层天然重度的加权平均值、坑内开挖面至围护墙底各土层天然重度的加权平均值、地基土的承载力系数、围护桩底地基土粘聚力标准值、围护桩底地基土内摩擦角标准值、抗隆起分项系数、墙后主动土压力标准值、墙前被动土压力标准值、作用在围护墙上的净水压力、抗倾覆分项系数。

所述用户输入的技术参数包括开挖类型、支护结构类型、划分土条的个数、整体稳定性分项系数、地基土承载力系数。

所述信息分析模块2包括整体稳定性验算子模块21、坑底抗隆起稳定性验算子模块22、抗倾覆稳定性验算子模块23。

所述整体稳定性验算子模块21通过以下数学模型验算基坑模型的整体稳定性，若数学模型成立，基坑模型的整体稳定性符合设计要求，否则，基坑模型的整体稳定性不满足设计要求；

其中，γ_s—作用分项系数；

l_i—第i条土条沿滑弧面的弧长(m)；

q_ki—第i条土条处的地面超载标准值(KN/m)；

n—划分土条的个数；

b_i—第i条土条的宽度(m)；

W_ki—第i条土条的自重标准值(KN)；

α_i—第i条滑弧中点的切线和水平线的夹角(°)；

c_ki—第i条土条滑动面上土的粘聚力标准值(kPa)；

φ_ki—第i条土条滑动面上土的内摩擦角标准值(°)；

γ_RZ—整体稳定性分项系数；

所述坑底抗隆起稳定性验算子模块22通过以下数学模型验算所述基坑模型的坑底抗隆起稳定性，若数学模型成立，基坑模型的坑底抗隆起稳定性符合设计要求，否则，基坑模型的坑底抗隆起稳定性不满足设计要求；

其中：γ_RZ—坑外地表至基坑围护墙底各土层天然重度的加权平均值(kN/m3)；

γ₀₁—坑内开挖面至围护墙底各土层天然重度的加权平均值(kN/m3)；

γ₀₂—坑内开挖面至围护墙底各土层天然重度的加权平均值(kN/m3)；

H—基坑开挖深度(m)；

D—围护墙在基坑开挖面以下的入土深度(m)；

q_k—坑外地面超载标准值(kPa)；

N_q、N_c—地基土的承载力系数；

c_k—围护桩底地基土粘聚力标准值(kPa)；

φ_k—围护桩底地基土内摩擦角标准值(kPa)；

γ_RL—抗隆起分项系数；

e—自然常数；

所述抗倾覆稳定性验算子模块23通过以下数学模型验算基坑模型的抗倾覆稳定性，若数学模型成立，基坑模型的抗倾覆稳定性符合设计要求，否则抗倾覆稳定性不满足设计要求；

式中：F_ak—墙后主动土压力标准值(kN/m)；

z_a—墙后主动土压力作用点至墙底的距离(m)；

F_pk—墙前被动土压力标准值(kN/m)；

z_p—墙前被动土压力作用点至墙底的距离(m)；

F_wk—作用在围护墙上的净水压力(kN/m)；

z_w—围护墙上的净水压力作用点至墙底的距离(m)；

γ_RL—抗倾覆分项系数；

γ_RQ—抗倾覆分项系数，取1.1，当基坑边长不大于20m时，取1.0；

G_k—水泥土重力式围护墙的自重标准值(kN)。

B—水泥土重力式围护墙的宽度(m)；

i＝1、2、3、4、5……。

本专利发明可通过提取基坑模型的属性信息来自动计算基坑的稳定性，并自动生成报表，计算及报表生成过程完全智能，并且一旦模型参数变动，计算结果也会自动调整，无需重新出图重新计算，极大地简化设计工作者设计、分析、修正的工作量，提高设计者的工作效率。同时，Revit逐步取代CAD成为建筑行业新的发展方向，在Revit中开发基坑稳定性计算功能也是顺应了时代的发展要求。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。