CN108320047A - 一种基于bim技术的起重机最优行驶路线的选择方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于BIM技术的起重机最优行驶路线的选择方法，包括：在三维空间中定义出约束条件；在满足约束条件的前提下，定位符合起重机起吊的位置；确定起重机最短工作路径；以及，模拟起重机工作。本发明通过BIM技术可以通过3D模型较直观地选择更合理的平面规划布置，利用模型里所有输入的参数来做模拟施工，检测选型的可行性，同时也能对施工安全起到一定的指导作用，既安全又节约工期和成本。
Description
技术领域
本发明涉及重型机械领域，尤其涉及一种基于BIM技术的起重机最优行驶路线的选择方法。
背景技术
建筑工程主要用到的大型机械设备包括汽车吊、履带吊等，大型机械在施工过程中往往不是很起眼，但又随处可见。在平面规划上，制定施工方案时往往要在平面图上推敲这些大型机械的合理布置方案。但是单一地看平面的CAD图纸和施工方案，很难发现一些施工过程中的问题。
发明内容
为解决上述现有技术中的问题，本发明提供了一种基于BIM技术的起重机最优行驶路线的选择方法，通过BIM的运用，通过动画模拟，可以更直观的预测到施工可能潜在的种种问题，突破了二维时代的局限性，使工程进展更加顺利。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于BIM技术的起重机最优行驶路线的选择方法，其包括步骤：
基于BIM技术，建立场地三维空间模型；
根据起重机的最大工作半径和最小工作半径，在所述场地三维空间模型中定义出起重机的行驶路线的约束条件；
在所述场地三维空间模型中定位出符合所述约束条件的起重机的起点位置，并标记为行驶路线的起始节点；
在所述场地三维空间模型中定位出符合所述约束条件的起重机的终点位置，并标记为行驶路线的终止节点；
在所述起始节点与所述终止节点之间选取多个行驶节点，每个所述行驶节点至少与两个方向的行驶道路相连；
获取所述起始节点、所述终止节点和所述行驶节点中每相邻两个节点之间的行驶道路的通行条件；
判断每条所述行驶道路的通行条件是否符合所述约束条件，并将符合约束条件的行驶道路标记为最优行驶道路；以及
选取全部由标记为最优行驶道路的所述行驶道路组成的完整路线，作为起重机的最优行驶路线。
本发明通过BIM技术可以通过3D模型较直观地选择更合理的平面规划布置，利用模型里所有输入的参数来做模拟施工，检测选型的可行性，同时也能对施工安全起到一定的指导作用，既安全又节约工期和成本。
本发明的基于BIM技术的起重机最优行驶路线的选择方法进一步的改进在于，所述场地三维空间模型采用Autodesk Revit软件建立，包括场地道路、建筑物、工作人员和传送设备。
本发明的基于BIM技术的起重机最优行驶路线的选择方法进一步的改进在于，通过以下计算公式获取起重机的最大工作半径，所述约束条件为零碰撞空间介于所述最大工作半径和所述最小工作半径之间；
所述计算公式为：
并由以上计算公式推导出起重机的最大工作半径为：
其中，G0为起重机的平衡重力，G1为起重机旋转部分的重力，G2为起重机不能旋转部分的重力，G3为起重机臂的重力，Q为起重机的起吊荷载，l1为G1重心与支点A之间的距离，A为吊杆一侧的起重机悬臂梁的支点，l2为G2重心与支点A之间的距离，d为G3重心与支点A之间的距离，l0为G0重心与支点A之间的距离，R为最大工作半径，K2为起重机在起重荷载下的固定力矩与倾覆力矩的比值。
本发明的基于BIM技术的起重机最优行驶路线的选择方法进一步的改进在于，所述在所述场地三维空间模型中定位出符合所述约束条件的起重机的起点位置的步骤包括：
利用Revit软件在所述场地三维空间模型的外围区域进行测量，找到符合起重机的最大工作半径的工作区域，标记为行驶路线的起始节点。
本发明的基于BIM技术的起重机最优行驶路线的选择方法进一步的改进在于，所述在所述场地三维空间模型中定位出符合所述约束条件的起重机的终点位置的步骤包括：
利用Revit软件在所述场地三维空间模型的施工区域进行测量，找到符合起重机的最大工作半径的工作区域，标记为行驶路线的起始节点。
本发明的基于BIM技术的起重机最优行驶路线的选择方法进一步的改进在于，在得到起重机的最优行驶路线后，还包括步骤：
建立起重机模型，并利用动态仿真软件在所述场地三维空间模型中模拟起重机模型沿得到的所述最优行驶路线行驶的场景；
检测所述起重机模型在行驶过程中的碰撞关系；
在检测到有碰撞关系时，返回重新选择起重机的最优行驶路线，直至检测结果为零碰撞。
本发明的基于BIM技术的起重机最优行驶路线的选择方法进一步的改进在于，所述动态仿真软件为Naviswork软件或Fuzor软件。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的实施例中的基于BIM技术的起重机最优行驶路线的选择方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
随着经济技术发展，大型文旅类项目越来越多，结构复杂且含有大量特种设备安装施工。这些特种大型设备体量大、工期紧、安装难度高，为避免大型设备安装与主体结构冲突而出现返工现象，本发明利用BIM技术可视化特点，提前进行施工方案模拟，一是能清楚发现大型设备与结构冲突、碰撞的地方，提前预警消除冲突；二是提前模拟大型设备吊装过程，避免考虑不周造成吊装机械活动空间不足，导致施工难度加大的情况，从而为施工吊装提供更科学合理的吊装方案。
首先，参阅图1所示，图示为本发明实施例中的一种基于BIM技术的起重机最优行驶路线的选择方法，其主要包括以下步骤：
步骤101：基于BIM技术，建立场地三维空间模型；
其中，场地三维空间模型采用Autodesk Revit软件建立，可包括场地道路、建筑物、工作人员和传送设备等，完全还原施工现场的场地布置情况。
Autodesk Revit软件面向建筑信息模型(Building Information Model，简称BIM)而构建，支持可持续设计、碰撞检测、施工规划和建造，同时帮助与工程师、承包商与业主更好地沟通协作。设计过程中的所有变更都会在相关设计与文档中自动更新，实现更加协调一致的流程，获得更加可靠的设计文档。
步骤102：根据起重机的最大工作半径和最小工作半径，在场地三维空间模型中定
义出起重机的行驶路线的约束条件；
其中，起重机的安全区域在最大工作半径与最小工作半径之间，下面为计算最大工作半径的方法：
其中：
G0-起重机整体的平衡重力；
G1-起重机旋转部分的重力；
G2-起重机不能旋转部分的重力；
G3-起重机臂的重力；
Q-起重机的起吊荷载；l1-G1重心与支点A之间的距离(即表示起重机旋转部分的重心与支点A之间的距离)，A为吊杆一侧的起重机悬臂梁的支点；
l2-G2重心与支点A之间的距离(即表示起重机不能旋转部分的重心与支点A之间的距离)；
d-G3重心与支点A之间的距离(即表示起重机臂的重心与支点A之间的距离)；
l0-G0重心与支点A之间的距离(即表示起重机整体的重心与支点A之间的距离)；
R-最大工作半径；
K2-表示在考虑起重机的起重荷载下的参数，为起重机在起重荷载下的固定力矩与倾覆力矩的比值。
由此可得起重机的最大工作半径为：
公式可参见《BIM应用·施工》(ISBN:9787560857794)一书。
最小工作半径由机械工作的安全指南决定,可参照Q/SY1248-2009《移动式起重机吊装作业安全管理规范》以及《建筑机械基础》作为参照。
步骤103：在场地三维空间模型中定位出符合约束条件的起重机的起点位置，并标
记为行驶路线的起始节点；
在满足约束条件的前提下，定位符合起重机起吊的起点位置，根据计算得到最大工作半径，可通过Revit软件在场地布置模型中进行测量(测量时应选择外围区域，如与施工现场的外部交通相接的区域)，找到符合起重机最大工作半径范围的区域，对满足的工作区域进行标记；
步骤104：在场地三维空间模型中定位出符合约束条件的起重机的终点位置，并标
记为行驶路线的终止节点；
在满足约束条件的前提下，定位符合起重机起吊的起点位置，根据计算得到最大工作半径，可通过Revit软件在场地布置模型中进行测量(测量时应选择施工区域，如与待施工建筑物相接的区域)，找到符合起重机最大工作半径范围的区域，对满足的工作区域进行标记；
步骤105：在起始节点与终止节点之间选取多个行驶节点，每个行驶节点至少与两
个方向的行驶道路相连；
步骤106：获取起始节点、终止节点和行驶节点中每相邻两个节点之间的行驶道路
的通行条件；
步骤107：判断每条行驶道路的通行条件是否符合约束条件，并将符合约束条件的
行驶道路标记为最优行驶道路；
步骤108：选取全部由标记为最优行驶道路的所述行驶道路组成的完整路线，作为
起重机的最优行驶路线。
下面结合具体实施例对步骤103～步骤108进行举例说明如下：
确定起重机的最优行驶路线，包括：
1)确定一个节点(起始节点、终止节点或行驶节点)，找出该节点所有相邻的边(行驶道路)以及以后节点的每一条边(行驶道路)，利用Naviswork软件或者Fuzor软件的模拟功能，检测起重机臂长是否可以通过场地三维空间模型中的临近模型，如果通过进行下一步，不能通过换其他边(行驶道路)进行测试；
2)将可以通过边(行驶道路)进行标记；
3)找到其中最短的一条边(行驶道路)，记为最短边(最优行驶道路)；
4)按照上述方法继续寻找可通过短边，确定整条可通过线路中的最短路径(最优行驶路线)。
Naviswork软件是一款可视化和仿真软件，可分析多种格式的三维设计模型。Autodesk Navisworks解决方案支持所有项目相关方可靠地整合、分享和审阅详细的三维设计模型，在建筑信息模型(Building Information Modeling，简称BIM)工作流中处于核心地位。BIM的意义在于，在设计与建造阶段及之后，创建并使用与建筑项目有关的相互一致且可计算的信息。
Fuzor软件是一款将BIMVR技术与4D施工模拟技术深度结合的综合性平台级软件，它能够让您的BIM模型和数据瞬间转化成带数据的生动BIMVR场景，让所有的项目参与方都能在这个场景中进行深度的信息互动。
更进一步地，在本发明的基于BIM技术的起重机最优行驶路线的选择方法中，在得到起重机的最优行驶路线后，还包括步骤：
建立起重机模型，并利用动态仿真软件在场地三维空间模型中模拟起重机模型沿得到的最优行驶路线行驶的场景，其中的动态仿真软件可采用Naviswork软件或者Fuzor软件；
检测起重机模型在行驶过程中的碰撞关系；
在检测到有碰撞关系时，返回重新选择起重机的最优行驶路线，直至检测结果为零碰撞。
上述在得到起重机的最优行驶路线后的操作实际是对起重机的行驶路线进行模拟，利用Naviswork软件或者Fuzor软件的动画功能模拟实际工作中起重机工作状态，起重机根据准确的空间要求调整吊杆的角度，通常在40°和60°之间。利用三维模型考虑起重机吊杆坐在的三维建的限制，同时模拟起重机的引动，与相邻建筑、工作人员和传送设备之间的距离。在起重机的选型中，履带吊因为格网状吊杆过长可能会无法通过道路，可通过模拟起重机通行，来确定汽车吊与履带吊的选取。
本发明通过BIM技术可以通过3D模型较直观地选择更合理的平面规划布置，利用模型里所有输入的参数来做模拟施工，检测选型的可行性，同时也能对施工安全起到一定的指导作用，既安全又节约工期和成本。
需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
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 (7)
1.一种基于BIM技术的起重机最优行驶路线的选择方法，其特征在于，包括步骤：
基于BIM技术，建立场地三维空间模型；
根据起重机的最大工作半径和最小工作半径，在所述场地三维空间模型中定义出起重机的行驶路线的约束条件；
在所述场地三维空间模型中定位出符合所述约束条件的起重机的起点位置，并标记为行驶路线的起始节点；
在所述场地三维空间模型中定位出符合所述约束条件的起重机的终点位置，并标记为行驶路线的终止节点；
在所述起始节点与所述终止节点之间选取多个行驶节点，每个所述行驶节点至少与两个方向的行驶道路相连；
获取所述起始节点、所述终止节点和所述行驶节点中每相邻两个节点之间的行驶道路的通行条件；
判断每条所述行驶道路的通行条件是否符合所述约束条件，并将符合约束条件的行驶道路标记为最优行驶道路；以及
选取全部由标记为最优行驶道路的所述行驶道路组成的完整路线，作为起重机的最优行驶路线。
2.如权利要求1所述的基于BIM技术的起重机最优行驶路线的选择方法，其特征在于：所述场地三维空间模型采用Autodesk Revit软件建立，包括场地道路、建筑物、工作人员和传送设备。
3.如权利要求1所述的基于BIM技术的起重机最优行驶路线的选择方法，其特征在于，通过以下计算公式获取起重机的最大工作半径，所述约束条件为零碰撞空间介于所述最大工作半径与所述最小工作半径之间；
所述计算公式为：
并由以上计算公式推导出起重机的最大工作半径为：
其中，G0为起重机的平衡重力，G1为起重机旋转部分的重力，G2为起重机不能旋转部分的重力，G3为起重机臂的重力，Q为起重机的起吊荷载，l1为G1重心与支点A之间的距离，A为吊杆一侧的起重机悬臂梁的支点，l2为G2重心与支点A之间的距离，d为G3重心与支点A之间的距离，l0为G0重心与支点A之间的距离，R为最大工作半径，K2为起重机在起重荷载下的固定力矩与倾覆力矩的比值。
4.如权利要求3所述的基于BIM技术的起重机最优行驶路线的选择方法，其特征在于，所述在所述场地三维空间模型中定位出符合所述约束条件的起重机的起点位置的步骤包括：
利用Revit软件在所述场地三维空间模型的外围区域进行测量，找到符合起重机的约束条件的工作区域，标记为行驶路线的起始节点。
5.如权利要求3所述的基于BIM技术的起重机最优行驶路线的选择方法，其特征在于，所述在所述场地三维空间模型中定位出符合所述约束条件的起重机的终点位置的步骤包括：
利用Revit软件在所述场地三维空间模型的施工区域进行测量，找到符合起重机的最大工作半径的工作区域，标记为行驶路线的起始节点。
6.如权利要求1～5中任一项所述的基于BIM技术的起重机最优行驶路线的选择方法，其特征在于，在得到起重机的最优行驶路线后，还包括步骤：
建立起重机模型，并利用动态仿真软件在所述场地三维空间模型中模拟起重机模型沿得到的所述最优行驶路线行驶的场景；
检测所述起重机模型在行驶过程中的碰撞关系；
在检测到有碰撞关系时，返回重新选择起重机的最优行驶路线，直至检测结果为零碰撞。
7.如权利要求6所述的基于BIM技术的起重机最优行驶路线的选择方法，其特征在于，所述动态仿真软件为Naviswork软件或Fuzor软件。
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