CN105838392B - 基于bim技术的焦炉烟道90°对嘴拱胎施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM技术的焦炉烟道90°对嘴拱胎施工方法，该施工方法包括如下步骤：步骤一、根据设计图纸，创建参数化的焦炉烟道90°对嘴拱胎模块，建立焦炉烟道90°对嘴拱胎三维模型；步骤二、对三维模型内的构件进行编号，创建并输出构件清单，模块化预制加工；步骤三、将加工完毕的构件运至施工现场，根据三维模型复核各构件的尺寸；步骤四、基于三维模型对各构件进行拼装，搭建焦炉烟道90°对嘴拱胎。本发明利用BIM技术建立焦炉烟道90°对嘴拱胎三维模型，参数化建模，可快速获取木材加工明细单，以及各构件的结构参数和斜向拱形胎片的边缘棱角加工数据，保证对嘴脊线的顺直，避免木材浪费，节约成本，提高了工作效率。

Description

基于BIM技术的焦炉烟道90°对嘴拱胎施工方法

技术领域

本发明属于工业炉窑烟道拱胎施工技术领域，具体涉及一种基于BIM技术的焦炉烟道90°对嘴拱胎施工方法。

背景技术

在焦炉推焦机一侧和焦炉拦焦机一侧均布置有焦炉烟道，这两个焦炉烟道相互垂直，在焦炉的端台或间台汇合，然后进入总烟道，通向焦炉烟囱。焦炉烟道施工方式是先在烟道混凝土底板上砌筑耐火材料内衬(耐火砖)至烟道拱脚处，支设烟道拱胎。

焦炉烟道拱胎是砌筑弧形拱的临时设施，主要由木质拱架片、板条组成。焦炉烟道拱胎承受着砌筑材料、砌体、操作人员和工具的重量，在烟道顶板混凝土未达到最终强度是禁止拆除的。由于焦炉烟道汇合处为90°对嘴，交界处胎片为跨度较大的斜向胎片，斜向胎片的两侧均匀分布了多个被切割的胎片，再在胎片上铺钉胎条。由于焦炉烟道汇合处90°对嘴拱胎施工复杂，工作人员铺钉板条时，为了方便操作，均先用长胎条对相互垂直的两个胎片组进行铺钉，再对嘴处进行裁切，最后利用裁切后的短胎条进行拼补。短胎条拼补时衔接不顺直，一方面不利于施工人员参考胎条砌筑烟道，另一方面也不利于砖缝的勾缝。另外，斜向胎片的中心平面尺寸是设计图纸中的尺寸，实际施工中斜向胎片有一定的厚度，其边缘棱角等通常要在胎片支设时临时加工，施工进度慢，对嘴脊线不顺直，影响耐火砖对嘴加工，整个焦炉烟道的施工质量也无法得到保证。

随着建筑行业的发展，利用BIM技术进行工厂化生产、模块化的预制和安装能够保证生产的连续性，生产部件的标准化，使工业炉窑施工技术向高效、节能、环保、平行设计、平行施工的产业化模式转变。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种模块化预制加工的焦炉烟道90°对嘴拱胎施工方法。

本发明采用的技术方案是：一种基于BIM技术的焦炉烟道90°对嘴拱胎施工方法，该施工方法包括如下步骤：

步骤一、根据设计图纸，创建参数化的焦炉烟道90°对嘴拱胎模块，建立焦炉烟道90°对嘴拱胎三维模型；

步骤二、对三维模型内的构件进行编号，创建并输出构件清单，模块化预制加工；

步骤三、将加工完毕的构件运至施工现场，根据三维模型复核各构件的尺寸；

步骤四、基于三维模型对各构件进行拼装，搭建焦炉烟道90°对嘴拱胎。

按上述方案，所述焦炉烟道90°对嘴拱胎包括纵向拱胎和横向拱胎，纵向拱胎的一端和横向拱胎的一端垂直相交，相交处形成脊线，脊线所在竖直面的拱胎内设置有斜向拱形胎片，斜向拱形胎片的拱边中心线与脊线重合；所述纵向拱胎包括若干间隔排列的纵向拱形胎片，沿纵向拱形胎片的拱边铺设有纵向胎条；所述横向胎片包括若干间隔排列的横向拱形胎片，沿横向拱形的拱边铺设有横向胎条；所述横向拱形胎片与纵向拱形胎片以斜向拱形胎片为中心镜像分布，交界处的部分横向拱形胎片和部分纵向拱形胎片被斜向拱形胎片切割。

按上述方案，所述斜向拱形胎片包括斜向上弦弧度板和斜向下旋板，斜向上弦弧度板的两端分别与斜向下旋板的两端相连，形成封闭的弧形框架；自斜向下旋板向斜向上弦弧度板辐射斜向支撑板，斜向支撑板通过斜向连接板与斜向上弦弧度板相连。

按上述方案，所述横向拱形胎片包括横向上弦弧度板和横向下旋板，横向上弦弧度板的两端分别与横向下旋板的两端相连，形成封闭的弧形框架；自横向下旋板的中心向横向上弦弧度板对称辐射有横向支撑板，横向支撑板通过横向连接板与横向上弦弧度板相连。

按上述方案，在步骤一中，包括以下过程：

1)、分别建立横向拱形胎片模块和斜向拱形胎片模块，横向拱形胎片与斜向拱形胎片之间的夹角为45°，在斜向拱形胎片一侧均匀间隔分布多个被切割的横向拱形胎片，形成拱胎架模块；

2)在拱胎架上创建横向胎条，以斜向上弦弧度板的中心平面为切割平面，切割横向胎条，横向胎条的切割端形成脊线；将横向拱形胎片模块、被切割的横向拱形胎片模块和横向胎条模块转化成定制组件一；

3)使用创建距离工具，将横向胎条的非切割端端面绑定至横向上弦弧度板的中心平面，创建横向胎条伸出横向上弦弧度板的相对距离参数；

4)以斜向上弦弧度板的中心平面为中心，对定制组件一镜像操作，形成焦炉烟道90°对嘴拱胎模块，并转化为定制组件二；

5)在定制组件一的轴线上选定创建的第一点和第二点，将定制组件二以第一点和第二点的连线为中心轴镜像操作，形成定制组件三；

6)参数关联定制组件一、定制组件二、定制组件三，完成焦炉烟道90°对嘴拱胎建模模块参数化的建立。

7)创建轴网，选择焦炉烟道90°对嘴拱胎模块，在轴网上创建第一点和第二点，自动生成焦炉烟道90°对嘴拱胎的三维模型。

按上述方案，所述斜向拱形胎片边缘参数的确定包括以下过程：

1)创建横向胎片的拱边外沿轮廓截面和90°折角多段线，使用扫掠工具，先以横向胎片的拱边外沿轮廓截面作为扫掠路径扫掠，再拾取90°折角多段线作为扫掠路径扫掠，形成半圆拱90°折角实体9；

2)在半圆拱90°折角实体的折线上创建切割体，切割体的厚度与斜向上弦弧度板的厚度相同；

3)选择半圆拱90°折角实体和切割体，使用交集工具，保留下两个两者的重叠部分，提取重叠部分的边缘参数作为斜向拱形胎片的边缘棱角加工参数。

按上述方案，斜向拱形胎片由第一斜向胎片单体和第二斜向胎片单体组成，步骤二包括以下过程：

1)建立横向拱形胎片模块，根据横向烟道拱胎的受力情况，阵列横向拱形胎片形成横向拱形胎架；沿横向拱形胎片的拱边铺设横向拱形胎面，建立横向拱胎模块；在横向拱胎模块的一端设计第一斜向胎片单体，第一斜向胎片单体的中心平面与横向拱胎端面之间的夹角为45°；

2)建立纵向拱形胎片模块，根据纵向烟道拱胎的受力情况，阵列纵向拱形胎片形成纵向拱形胎架；沿纵向拱形胎片的拱边铺设纵向拱形胎面，建立纵向拱胎模块；在纵向拱胎的一端设计有第二斜向胎片单体，第二斜向胎片单体的中心平面与纵向拱胎端面之间的夹角为45°；

3)整合横向拱胎模块和纵向拱胎模块，使第一斜向胎片单体和第二斜向胎片单体对正合并贴紧，横向拱胎模块和纵向拱胎模块垂直相交。

按上述方案，在步骤四中，将横向拱胎模块和第一斜向胎片单体模块转化为定制组件，将纵向拱胎模块和第二斜向胎片单体模块转化为定制组件，整体预制加工。

本发明的有益效果是：

1.利用BIM技术建立焦炉烟道90°对嘴拱胎三维模型，参数化建模，可快速获取木材加工明细单，以及各构件的结构参数尤其是斜向拱形胎片的边缘棱角加工数据，合理调整胎条的长短比例，对斜向胎片的边缘棱角进行交集放样，保证了对嘴脊线的顺直，避免木材浪费，节约成本，提高工作效率。

2.焦炉烟道90°对嘴拱胎进行模块化和标准化预制加工，将焦炉烟道90°对嘴拱胎的设计、生产和施工三者统一管理，降低了施工难度，提高了施工效率。

3.焦炉烟道90°对嘴拱胎拆分为多个模块，在制作场地加工拼装，以便整体拆除，在其他焦炉烟道汇合处重复使用，避免木材浪费，节约成本，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明中焦炉烟道90°对嘴拱胎的结构示意图。

图2为本发明中半圆拱90°折角实体的模型示意图。

图3为本发明中斜向拱形胎片、横向拱形胎片和纵向拱形胎片的布置示意图。

图4为本发明中斜向拱形胎片与横向拱形胎片的连接示意图。

图5为本发明中横向拱形胎片的结构示意图。

图6为本发明中斜向拱形胎片的结构示意图。

图7为本发明中焦炉烟道90°对嘴拱胎沿脊线分为两部分的结构示意图。

图8为本发明中交集体的结构示意图。

图中：1、横向拱形胎片；1.1、横向上弦弧度板；1.2、横向下旋板；1.3、横向支撑板；1.4、横向连接板；2、横向胎条；3、纵向拱形胎片；4、纵向拱形胎条；5、脊线；6、斜向拱形胎条；6.1、斜向上弦弧度板；6.2、斜向下旋板；6.3、斜向支撑板；6.4、斜向连接板；6.5、第一斜向胎片单体；6.6、第二斜向胎片单体；7、被切割横向拱形胎片；8、切割体。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。

本发明中所述的焦炉烟道90°对嘴拱胎的结构示意图如图1所示，包括纵向拱胎和横向拱胎，纵向拱胎的一端和横向拱胎的一端垂直相交，相交处形成脊线5，脊线5所在竖直面的拱胎内设置有斜向拱形胎片6，斜向拱形胎片6的拱边中心线与脊线5重合。焦炉烟道90°对嘴拱胎的纵向拱胎包括若干间隔排列的纵向拱形胎片3，沿纵向拱形胎片3的拱边铺设有纵向拱形胎面，纵向拱形胎面由若干条平行排列的纵向胎条4组成。焦炉烟道90°对嘴拱胎的横向拱胎包括若干间隔排列的横向拱形胎片1，沿横向拱形胎片1的拱边铺设有横向拱形胎面，横向拱形胎面由若干条平行排列的横向胎条2组成。斜向拱形胎片6、纵向拱形胎片3和横向拱形胎片1的布置如3图所示，部分横向拱形胎片1和部分纵向拱形胎片3被斜向拱形胎片6切割，如图4所示，拼装时，可将被切割的横向拱形胎片1、被切割的纵向拱形胎片3与斜向拱形胎片6作为整体进行加工安装。

如图6所示，斜向拱形胎片6包括斜向上弦弧度板6.1和斜向下旋板6.2，斜向上弦弧度板6.1的两端分别与斜向下旋板6.2的两端相连，形成封闭的弧形框架；自斜向下旋板6.2向斜向上弦弧度板6.1辐射斜向支撑板6.3，斜向支撑板6.3通过斜向连接板6.4与斜向上弦弧度板6.1相连，如图所示。如图5所示，横向拱形胎片1包括横向上弦弧度板1.1和横向下旋板1.2，横向上弦弧度板1.1的两端分别与横向下旋板1.2的两端相连，形成封闭的弧形框架；自横向下旋板1.2的中心向横向上弦弧度板1.1对称辐射横向支撑板1.3，横向支撑板1.3通过横向连接板1.4与横向上弦弧度板1.1相连，如图所示。纵向拱形胎片2的结构与横向拱形胎片1的结构相同。横向拱形胎片1、纵向拱形胎片3、斜向拱形胎片6、横向胎条2和纵向胎条4等均由木材制成。以下以该焦炉烟道90°对嘴拱胎为例对本发明所述施工方法进行说明。

一种基于BIM技术的焦炉直段烟道拱胎施工方法，该施工方法包括如下步骤：

步骤一、根据设计图纸，创建参数化的焦炉烟道90°对嘴拱胎模块，建立焦炉烟道90°对嘴拱胎三维模型，具体包括以下过程：

1)、分别建立横向拱形胎片模块和斜向拱形胎片模块，横向拱形胎片1与斜向拱形胎片6之间的夹角为45°，在斜向拱形胎片6一侧均匀间隔分布多个被切割的横向拱形胎片1，形成拱胎架模块，被切割的横向拱形胎片7如图4所示；

2)在拱胎架上创建横向胎条2，并以斜向上弦弧度板6.1的中心平面为切割平面，切割横向胎条2，横向胎条2的切割端形成脊线5；将横向拱形胎片模块、被切割的横向拱形胎片模块和横向胎条模块转化成定制组件一；

3)使用创建距离工具，将横向胎条2的非切割端端面绑定至横向上弦弧度板1.1的中心平面，创建横向胎条2伸出横向上弦弧度板1.1的相对距离参数(本实施例中相对距离参数赋值200mm)；

4)以斜向上弦弧度板6.1的中心平面为中心，对定制组件一镜像操作，形成焦炉烟道90°对嘴拱胎模块，并转化为定制组件二；

5)在定制组件一的轴线上选定创建的第一点和第二点，将定制组件二以第一点和第二点的连线为中心轴镜像操作，形成定制组件三；定制组件二设置可见和不可见的参数，可见参数＝1，不可见参数＝0，将定制组件三设置可见和不可见的参数，可见参数＝1，不可见参数＝0；关联定制组件二和定制组件三，并定义，若定制组件二参数＝1，那么定制组件三参数＝0，反之，若定制组件三参数＝1，那么定制组件二参数＝0；当定制组件二可见时，焦炉烟道90°对嘴拱胎的90°折弯出口向右，当定制组件三可见时，焦炉烟道90°对嘴拱胎的90°折弯出口向左；

6)进入参数化INP编辑器，添加文字、参数对话框、图片，参数关联定制组件一、定制组件二、定制组件三，并保存为IPN文件，再采用记事本格式打开，复制内部的数据与tekla文件中同名的IPN文件进行替换，完成焦炉烟道90°对嘴拱胎建模模块参数化的建立；

7)创建轴网，选择焦炉烟道90°对嘴拱胎模块，在轴网上创建第一点和第二点，自动生成焦炉烟道90°对嘴拱胎的三维模型，并细化各部件连接处的结构参数(包括横向胎条2、纵向胎条4、横向拱形胎片1、纵向拱形胎片3及斜向拱形胎片6的等结构的详细参数)。

步骤二、对三维模型内的构件进行编号，创建并输出构件清单，模块化预制加工。

步骤三、将加工完毕的构件运至施工现场，根据三维模型复核各构件的尺寸。

步骤四、基于三维模型对各构件进行拼装，搭建焦炉烟道90°对嘴拱胎。

焦炉烟道90°对嘴拱胎的实际搭建过程中，斜向拱形胎片6的边缘棱角参数对所述拱胎的搭建质量具有较大的影响。本施工方法中，如图2所示，所述斜向拱形胎片6边缘棱角参数的确定包括以下过程：

1)创建横向胎片1的拱边外沿轮廓截面和90°折角多段线，使用扫掠工具，先以横向胎片1的拱边外沿轮廓截面作为扫掠路径扫掠，再以90°折角多段线作为扫掠路径扫掠，形成半圆拱90°折角实体9；

2)在半圆拱90°折角实体的折线上创建切割体8，切割体8的厚度与斜向上弦弧度板6.1的厚度相同，切割体8的中心平面与半圆拱90°折角实体的端面夹角为45°，切割体8的四周均伸出半圆拱90°折角实体的端面；

3)选择半圆拱90°折角实体和切割体8，使用交集工具，保留下两者的重叠部分，也即交集体，如图8所示；提取交集体的边缘参数作为斜向拱形胎片6的边缘棱角加工参数。

本实施例中，可分体式建立焦炉烟道90°对嘴拱胎的三维模型，即将斜向拱形胎片6拆分为第一斜向胎片单体6.5和第二斜向胎片单体6.6，具体包括以下步骤：

1)创建横向拱胎模块：建立横向拱形胎片模块，根据横向烟道拱胎的受力情况，阵列横向拱形胎片1形成横向拱形胎架；沿横向拱形胎片1的拱边铺设横向胎条2，建立横向拱胎模块，在横向拱胎模块的一端设计第一斜向胎片单体6.5，使第一斜向胎片单体6.5的中心平面与横向拱胎端面之间的夹角为45°。

2)利用与1)相同的原理创建纵向拱胎模块，在纵向拱胎模块的一端设计第二斜向胎片单体6.6，第二斜向胎片单体6.6的中心平面与纵向拱胎端面之间的夹角为45°。

3)整合横向拱胎模块和纵向拱胎模块，使第一斜向胎片单体6.5和第二斜向胎片单体6.6对正合并贴紧，横向拱胎模块和纵向拱胎模块垂直相交，如图7所示。

加工时，将横向拱胎模块和第一斜向胎片单体模块作为一个整体，转化为定制组件；将纵向拱胎模快和第二斜向胎片单体模块作为一个整体，转化为定制组件，在制作场地加工拼装，以便整体拆除，在其他焦炉烟道汇合处重复使用。

以上说明仅为本发明的应用实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于BIM技术的焦炉烟道90°对嘴拱胎施工方法，其特征在于，该施工方法包括如下步骤：

步骤一、根据设计图纸，创建参数化的焦炉烟道90°对嘴拱胎模块，建立焦炉烟道90°对嘴拱胎三维模型；所述焦炉烟道90°对嘴拱胎包括纵向拱胎和横向拱胎，纵向拱胎的一端和横向拱胎的一端垂直相交，相交处形成脊线，脊线所在竖直面的拱胎内设置有斜向拱形胎片，斜向拱形胎片的拱边中心线与脊线重合；所述纵向拱胎包括若干间隔排列的纵向拱形胎片，沿纵向拱形胎片的拱边铺设有纵向胎条；所述横向拱胎包括若干间隔排列的横向拱形胎片，沿横向拱形胎片的拱边铺设有横向胎条；所述横向拱形胎片与纵向拱形胎片以斜向拱形胎片为中心镜像分布，交界处的部分横向拱形胎片和部分纵向拱形胎片被斜向拱形胎片切割；所述斜向拱形胎片包括斜向上弦弧度板和斜向下旋板，斜向上弦弧度板的两端分别与斜向下旋板的两端相连，形成封闭的弧形框架；自斜向下旋板向斜向上弦弧度板辐射斜向支撑板，斜向支撑板通过斜向连接板与斜向上弦弧度板相连；所述横向拱形胎片包括横向上弦弧度板和横向下旋板，横向上弦弧度板的两端分别与横向下旋板的两端相连，形成封闭的弧形框架；自横向下旋板的中心向横向上弦弧度板对称辐射有横向支撑板，横向支撑板通过横向连接板与横向上弦弧度板相连；三维模型的建立包括以下过程：

1）分别建立横向拱形胎片模块和斜向拱形胎片模块，横向拱形胎片与斜向拱形胎片之间的夹角为45°，在斜向拱形胎片一侧均匀间隔分布多个被切割的横向拱形胎片，形成拱胎架模块；

2）在拱胎架上创建横向胎条，以斜向上弦弧度板的中心平面为切割平面，切割横向胎条，横向胎条的切割端形成脊线；将横向拱形胎片模块、被切割的横向拱形胎片模块和横向胎条模块转化成定制组件一；

3）使用创建距离工具，将横向胎条的非切割端端面绑定至横向上弦弧度板的中心平面，创建横向胎条伸出横向上弦弧度板的相对距离参数；

4）以斜向上弦弧度板的中心平面为中心，对定制组件一镜像操作，形成焦炉烟道90°对嘴拱胎模块，并转化为定制组件二；

5）在定制组件一的轴线上选定创建的第一点和第二点，将定制组件二以第一点和第二点的连线为中心轴镜像操作，形成定制组件三；

6）参数关联定制组件一、定制组件二、定制组件三，完成焦炉烟道90°对嘴拱胎建模模块参数化的建立；

7）创建轴网，选择焦炉烟道90°对嘴拱胎模块，在轴网上创建第一点和第二点，自动生成焦炉烟道90°对嘴拱胎的三维模型；

步骤二、对三维模型内的构件进行编号，创建并输出构件清单，模块化预制加工；

步骤三、将加工完毕的构件运至施工现场，根据三维模型复核各构件的尺寸；

步骤四、基于三维模型对各构件进行拼装，搭建焦炉烟道90°对嘴拱胎。

2.如权利要求1所述的基于BIM技术的焦炉烟道90°对嘴拱胎施工方法，其特征在于，所述斜向拱形胎片边缘参数的确定包括以下过程：

1）创建横向胎片的拱边外沿轮廓截面和90°折角多段线，使用扫掠工具，先以横向胎片的拱边外沿轮廓截面作为扫掠路径扫掠，再拾取90°折角多段线作为扫掠路径扫掠，形成半圆拱90°折角实体；

2）在半圆拱90°折角实体的折线上创建切割体，切割体的厚度与斜向上弦弧度板的厚度相同；

3）选择半圆拱90°折角实体和切割体，使用交集工具，保留下两者的重叠部分，提取重叠部分的边缘参数作为斜向拱形胎片的边缘棱角加工参数。

3.如权利要求1所述的基于BIM技术的焦炉烟道90°对嘴拱胎施工方法，其特征在于，斜向拱形胎片由第一斜向胎片单体和第二斜向胎片单体组成，步骤二包括以下过程：

1）建立横向拱形胎片模块，根据横向烟道拱胎的受力情况，阵列横向拱形胎片形成横向拱形胎架；沿横向拱形胎片的拱边铺设横向拱形胎面，建立横向拱胎模块；在横向拱胎模块的一端设计第一斜向胎片单体，第一斜向胎片单体的中心平面与横向拱胎端面之间的夹角为45°；

2）建立纵向拱形胎片模块，根据纵向烟道拱胎的受力情况，阵列纵向拱形胎片形成纵向拱形胎架；沿纵向拱形胎片的拱边铺设纵向拱形胎面，建立纵向拱胎模块；在纵向拱胎的一端设计有第二斜向胎片单体，第二斜向胎片单体的中心平面与纵向拱胎端面之间的夹角为45°；

3）整合横向拱胎模块和纵向拱胎模块，使第一斜向胎片单体和第二斜向胎片单体对正合并贴紧，横向拱胎模块和纵向拱胎模块垂直相交。

4.如权利要求3所述的基于BIM技术的焦炉烟道90°对嘴拱胎施工方法，其特征在于，在步骤四中，将横向拱胎模块和第一斜向胎片单体模块转化为定制组件，将纵向拱胎模块和第二斜向胎片单体模块转化为定制组件，整体预制加工。