CN109534184A - 基于bim技术的冷轧酸连轧轧机牌坊吊装方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体是一种基于BIM技术的冷轧酸连轧轧机牌坊吊装方法；其特征是：包括汽车吊选型；坐标原点及控制网文件的建立；汽车吊建模；确定模型吊装半径；吊装现场土建基础建模；吊装现场钢结构厂房建模；吊装现场轧机牌坊建模；轧机换辊侧基础铺设路基箱建模；吊具索具建模；模型文件的导入；模拟汽车吊主臂与屋面防碰撞检查；吊车站位吊装模拟直至模拟作业完全完成；渲染并导出局部作业图片以利于施工方案的编制。本方法基于BIM技术建立参数化模型，在三维模型场景中确定吊装站位、分析吊装轨迹，实现吊装过程的可视化模拟，为轧机牌坊吊装方案的制定提供了充分的理论依据。

Description

基于BIM技术的冷轧酸连轧轧机牌坊吊装方法

技术领域

本发明涉及多机架轧机牌坊的安装领域，具体是一种基于BIM技术的冷轧酸连轧轧机牌坊吊装方法。

背景技术

在实际作业中，经常会遇见现有原有厂房内其中设备无法完成轧机牌坊吊装作业的问题，此时就需要采用大型汽车吊进行轧机牌坊吊装作业。由于汽车吊只能站位于换辊侧基础上，但换辊侧基础不平整深坑较多。钢结构厂房屋面梁下翼缘距地面只有21米吊装空间受限，大型汽车吊能否完全展开不能确定，与屋面钢结构是否存在干涉也是未知因素。在这样狭小的空间里要完成多片轧机牌坊的吊装，大型汽车吊的站位顺序、吊装顺序等均需提前布局，而使用传统的施工技术分析方法均不能给予有效指导。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于BIM技术的冷轧酸连轧轧机牌坊吊装方法，可以有效解决背景技术中使用大型汽车吊安装冷轧酸连轧五机架轧机牌坊的问题。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的：

一种基于BIM技术的冷轧酸连轧轧机牌坊吊装方法，包括

步骤一，汽车吊选型：根据单片轧机牌坊的量选择汽车吊模型，从吊车模型的性能表中选择若干作业半径和起重量数据作为建模对象；

步骤二，坐标原点及控制网文件的建立：使用AutoCAD绘制坐标原点及控制网文件，该文件是全部模型的定位基础，控制网中包含厂房钢结构柱的中心坐标、轧机牌坊的中心坐标；

步骤三，汽车吊建模：使用AutoCAD绘制块、插入块的建模方法，对汽车吊进行模型分块，建立车身模块、回转体模块和主臂模块；车身模块包括汽车底盘、支腿，此模块参数根据汽车吊性能表尺寸进行绘制，此模块参数在水平x-y平面可以任意赋值控制其方向；回转体模块包括配重、回转装置，此模块参数在水平x-y平面可以任意赋值控制其方向，吊装初始方向设定配重朝向12点钟方向；主臂模块需分别建立两种主臂长度，此模块参数在y-z平面可以任意赋值控制其角度；

步骤四，确定模型吊装半径；

步骤五，吊装现场土建基础建模：使用AutoCAD构建轧机基础，建模方法在坐标原点文件中插入土建轧机基础顶部平面图，在平面图上使用实体建模拉伸工具按各部位标高值生成各部位矩形块，再使用实体建模中差集工具，形成轧机基础模型；

步骤六，吊装现场钢结构厂房建模：使用AutoCAD绘制块，插入块的建模方法，建立钢结构厂房柱、屋面钢结构、屋架梁模型，建模开始导入以坐标原点为基础建模，在控制网每个柱基础中心上插入模块钢结构厂房柱，以钢结构厂房柱柱头为插入点导入屋架梁模块，以屋架梁上表面为插入点导入屋面钢结构，在屋面梁间架设屋面钢结构；

步骤七，吊装现场轧机牌坊建模：使用AutoCAD制作块，插入块的建模方法，建9轧机牌坊模块；在坐标原点及控制网文件中，在连轧机五机架轧机中心上分别插入轧机牌坊；

步骤八，轧机换辊侧基础铺设路基箱建模：轧机基础换辊侧需满铺路基板，由于支撑换辊基础较深，需制作支撑台架进行支撑，分别建立路基板与支撑台架模型块，使用插入方式导入坐标原点及控制网文件中；

步骤九，吊具索具建模：为缩短吊装索具长度，使用快速吊装工具，吊装索具选用6米吊带，尽可能缩短吊装索具长度；分别建立快速吊装工具及吊带模型；

步骤十、模型文件的导入：在Navisworks中加载步骤二至步骤八形成的模型文件，形成吊装作业现场吊装三维实体模型；

步骤十一，模拟汽车吊主臂与屋面防碰撞检查；

步骤十二，吊车站位吊装模拟直至模拟作业完全完成；

步骤十五，渲染并导出局部作业图片以利于施工方案的编制。

本方法与传统轧机牌坊吊装方法相比，它基于BIM技术建立参数化模型，在三维模型场景中，确定吊装站位、分析吊装轨迹，实现吊装过程的可视化模拟，能清楚反映屋面钢结构与大型汽车吊的相互关系，完全排除了吊装过程中的不确定性，为轧机牌坊吊装方案的制定，提供了充分的理论依据。在轧机牌坊吊装方案的制定方法上技术先进，具有很好的推广应用价值。

附图说明

图1为轧机换辊侧基础吊装平台搭设。

图2为汽车吊出杆与屋面结构碰撞检查示意图。

图3为轧机牌坊吊装索具选择示意图。

图4为汽车吊第一次站位就位1#机架传动侧牌坊示意图。

图5为汽车吊第一次站位就位1#机架操作侧牌坊示意图。

图6为汽车吊第一次站位就位2#机架传动侧牌坊示意图。

图7为汽车吊第一次站位就位2#机架操作侧牌坊示意图。

图8为汽车吊第二次站位就位5#机架传动侧牌坊示意图。

图9为汽车吊第二次站位就位5#机架操作侧牌坊示意图。

图10为汽车吊第二次站位就位4#机架传动侧牌坊示意图。

图11为汽车吊第三次站位就位3#机架传动侧牌坊示意图。

图12为汽车吊第三次站位就位3#机架操作牌坊示意图。

图13为汽车吊第三次站位就位4#机架操作侧牌坊示意图。

图中：1 轧机基础、2 路基板、3 支撑台架、4 大型350吨汽车吊、5 牌坊运输车辆、6 钢结构厂房柱、7 屋面钢结构、8 屋架梁、9 轧机牌坊、10 快速吊装工具。

具体实施方式

以下通过某冷轧酸连轧机组的施工作业对本方法进一步说明，该冷轧酸连轧机组具有五个机架且连轧机牌坊单片重85吨。

一种基于BIM技术的冷轧酸连轧轧机牌坊吊装方法的实现具体实施由以下步骤组成：

步骤一，大型汽车吊选型：

根据单片轧机牌坊85吨重量，结合现有可使用汽车吊资源，选择中联QAY350汽车吊为原型建立大型350吨汽车吊4模型。从吊车性能表中作业半径和起重量上看初步能够满足吊装要求的有4种工况。主臂15.6米情况下工况1作业半径10米可吊110吨、工况2半径12米可吊90吨，其主臂20.7米情况下工况3作业半径10米可吊105吨、工况4半径12米可吊88吨，以这4种工况为建模对象运用BIM技术进行研究。牌坊运输车辆5采用重型拖车为原型建模，用于模拟卸车状态；

步骤二，坐标原点及控制网文件的建立：

使用AutoCAD绘制坐标原点及控制网文件，该文件是全部模型的定位基础，控制网中包含厂房钢结构柱6中心、轧机牌坊9中心；

步骤三，大型汽车吊建模：

使用AutoCAD绘制块，插入块的建模方法，对汽车吊进行模型分块，建立车身模块，车身模块包括汽车底盘、支腿组成，此模块参数根据汽车吊性能表尺寸进行绘制，此模块参数在水平x-y平面可以任意赋值控制其方向，吊装初始位置汽车吊站位于3#机架换辊基础边缘，方向设定车尾朝向6点钟方向。回转体模块包括配重、回转装置，此模块参数在水平x-y平面可以任意赋值控制其方向，吊装初始方向设定配重朝向12点钟方向。主臂模块需分别建立15.6米主臂模块与20.7米主臂模块，此模块参数在y-z平面可以任意赋值控制其角度；

步骤四，模型吊装半径的确定：

吊车回转半径为4600mm,吊车站位于轧机基础1换辊侧边1500mm处，操作侧牌坊中心距换辊基础边1800mm，吊车回转中心距操作侧牌坊中心距为4600+1500+1800=7900mm，传动侧牌坊中心线离轧机基础1换辊侧边3160mm+1800mm=4960mm，吊车回转中心距传动侧牌坊中心距为4600+1500+4960=11060mm；

建模4种工况建模半径确认为如下：

工况1主臂15.6米作业半径7.9米、工况2主臂15.6米作业半径11米、工况3主臂20.7米作业半径7.9米、工况4主臂20.7米作业半径11米。

步骤五，吊装现场土建基础建模：

使用AutoCAD构建轧机基础1，建模方法在坐标原点文件中插入土建轧机基础顶部平面图，在平面图上使用实体建模拉伸工具按各部位标高值生成各部位矩形块，再使用实体建模中差集工具，形成,轧机基础1模型；

步骤六，吊装现场钢结构厂房建模：

使用AutoCAD绘制块，插入块的建模方法，建立钢结构厂房柱6、屋面钢结构7、屋架梁8模型，建模开始导入以坐标原点为基础建模，在控制网每个柱基础中心上插入模块钢结构厂房柱6，以钢结构厂房柱6柱头为插入点导入屋架梁8模块，以屋架梁8上表面为插入点导入屋面钢结构7，在屋面梁8间架设屋面钢结构7；

步骤七，吊装现场轧机牌坊建模：

使用AutoCAD制作块，插入块的建模方法，建9轧机牌坊9模块。在坐标原点及控制网文件中，在连轧机五机架轧机中心上分别插入轧机牌坊9；

步骤八，轧机换辊侧基础铺设路基箱建模：

轧机基础1换辊侧需满铺路基板2，由于支撑换辊基础较深，需制作支撑台架3进行支撑，分别建立路基板2与支撑台架3模型块，使用插入方式导入坐标原点及控制网文件中；

步骤九，吊具索具建模：

为缩短吊装索具长度，使用快速吊装工具10，吊装索具选用6米吊带，尽可能缩短吊装索具长度。分别建立快速吊装工具及吊带模型；

步骤十，模型文件的导入：

在Navisworks中加载步骤二—步骤八形成的模型文件，形成吊装作业现场吊装三维实体模型。分别加载初始设置的2种主臂长度、2种作业半径共计4种作业工况，在三维模型中观察发现4种工况的吊装能力如下：

工况1主臂15.6米作业半径7.9米只能完成操作侧相邻2片牌坊吊装，

工况2主臂15.6米作业半径11米不能进行牌坊吊装吊装所需垂直高度不够，

工况3主臂20.7米作业半径7.9米不能进行吊装主臂与屋面太近有干涉，

工况4主臂20.7米作业半径11米只能完成传动侧相邻2片牌坊吊装。

通过4种工况下的吊装能力模拟分析，要完成5机架10片轧机牌坊的吊装大型350吨汽车吊4需进行3次站位才能完成。初步得到3次站位的大概位置为第一次站位于1机架与2机架间轧机基础1换辊侧上完成1#、2#机架4片牌坊吊装，第二次站位于4机架与5机架间轧机基础1换辊侧上完成4#、5#机架4片牌坊吊装，第三次站位于3机架1轧机基础换辊侧上完成3#机架2片牌坊吊装；

步骤十一，模拟汽车吊主臂与屋面防碰撞检查

在Navisworks中动画功能对每片轧机牌坊9吊装的汽车吊回转体进行旋转模拟，观察屋面钢结构与干涉情况。选择屋架梁8与大型350吨汽车吊4主臂进行碰撞检查，设置距离从500mm-1000mm进行检查。利用三维模型特性改变定位参数设置屋面钢结构、屋架梁定位标高比设计值低1000mm进行观察，发现3次汽车吊站位进行传动侧牌坊吊装时，汽车吊主臂与3#机架上方屋架梁干涉碰撞。由于屋面结构标高下降1000mm，在正常高度是不影响汽车吊回装的；

步骤十二，第一次吊车站位吊装模拟：

模拟吊装4片牌坊顺序：

第一片牌坊吊装1#机架传动侧牌坊使用主臂20.7米作业半径11完成吊装；

第二片牌坊吊装1#机架操作侧牌坊使用主臂15.6米作业半径7.9米完成吊装；

第三片牌坊吊装1#机架传动侧牌坊使用主臂20.7米作业半径11完成吊装；

第四片牌坊吊装1#机架操作侧牌坊使用主臂15.6米作业半径7.9米完成吊装；

步骤十三，第二次吊车站位吊装模拟：

第五片牌坊吊装5#机架传动侧牌坊使用主臂20.7米作业半径11完成吊装；

第六片牌坊吊装5#机架操作侧牌坊使用主臂15.6米作业半径7.9米完成吊装；

第七片牌坊吊装4#机架传动侧牌坊使用主臂20.7米作业半径11完成吊装；

第八片牌坊吊装4#机架操作侧牌坊使用主臂15.6米作业半径7.9米完成吊装；

步骤十四，第三次吊车站位吊装模拟：

第九片牌坊吊装3#机架传动侧牌坊使用主臂20.7米作业半径11进行吊装模拟时发现已就位的4#机架操作侧牌坊挡住吊装路径，4#机架操作侧牌坊只能在3#机架2片牌坊就位完成后最后就位；

修定后的第八片牌坊吊装3#机架传动侧牌坊使用主臂20.7米作业半径11完成吊装；

修定后的第九片牌坊吊装3#机架操作侧牌坊使用主臂15.6米作业半径7.9米完成吊装；

修定后的第十片牌坊吊装4#机架操作侧牌坊使用主臂15.6米作业半径7.9米完成吊装；

步骤十五，Fuzor渲染：

在电脑中正确安装Fuzor软件后，会在Navisworks辅助工具条中生成一个快捷键，按下后Navisworks会自动把模型导入到Fuzor，通过高度逼真的场景漫游，对吊装细节部位进行查看，每一视点均可直接导出高像素图片，用于施工方案的编制。

Claims (1)

1.一种基于BIM技术的冷轧酸连轧轧机牌坊吊装方法，其特征是：包括

步骤一，汽车吊选型：根据单片轧机牌坊的量选择汽车吊模型，从吊车模型的性能表中选择若干作业半径和起重量数据作为建模对象；

步骤二，坐标原点及控制网文件的建立：使用AutoCAD绘制坐标原点及控制网文件，该文件是全部模型的定位基础，控制网中包含厂房钢结构柱的中心坐标、轧机牌坊的中心坐标；

步骤三，汽车吊建模：使用AutoCAD绘制块、插入块的建模方法，对汽车吊进行模型分块，建立车身模块、回转体模块和主臂模块；车身模块包括汽车底盘、支腿，此模块参数根据汽车吊性能表尺寸进行绘制，此模块参数在水平x-y平面可以任意赋值控制其方向；回转体模块包括配重、回转装置，此模块参数在水平x-y平面可以任意赋值控制其方向，吊装初始方向设定配重朝向12点钟方向；主臂模块需分别建立两种主臂长度，此模块参数在y-z平面可以任意赋值控制其角度；

步骤四，确定模型吊装半径；

步骤五，吊装现场土建基础建模：使用AutoCAD构建轧机基础，建模方法在坐标原点文件中插入土建轧机基础顶部平面图，在平面图上使用实体建模拉伸工具按各部位标高值生成各部位矩形块，再使用实体建模中差集工具，形成轧机基础模型；

步骤六，吊装现场钢结构厂房建模：使用AutoCAD绘制块，插入块的建模方法，建立钢结构厂房柱、屋面钢结构、屋架梁模型，建模开始导入以坐标原点为基础建模，在控制网每个柱基础中心上插入模块钢结构厂房柱，以钢结构厂房柱柱头为插入点导入屋架梁模块，以屋架梁上表面为插入点导入屋面钢结构，在屋面梁间架设屋面钢结构；

步骤七，吊装现场轧机牌坊建模：使用AutoCAD制作块，插入块的建模方法，建9轧机牌坊模块；在坐标原点及控制网文件中，在连轧机五机架轧机中心上分别插入轧机牌坊；

步骤八，轧机换辊侧基础铺设路基箱建模：轧机基础换辊侧需满铺路基板，由于支撑换辊基础较深，需制作支撑台架进行支撑，分别建立路基板与支撑台架模型块，使用插入方式导入坐标原点及控制网文件中；

步骤九，吊具索具建模：为缩短吊装索具长度，使用快速吊装工具，吊装索具选用6米吊带，尽可能缩短吊装索具长度；分别建立快速吊装工具及吊带模型；

步骤十、模型文件的导入：在Navisworks中加载步骤二至步骤八形成的模型文件，形成吊装作业现场吊装三维实体模型；

步骤十一，模拟汽车吊主臂与屋面防碰撞检查；

步骤十二，吊车站位吊装模拟直至模拟作业完全完成；

步骤十五，渲染并导出局部作业图片以利于施工方案的编制。