CN111428289B - 一种双曲线冷却塔爬梯设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双曲线冷却塔爬梯设计方法。包括：步骤S1：针对每类构件创建族文件；步骤S2：获取塔筒设计数据；步骤S3：计算休息平台和直爬梯位置以及休息平台和直爬梯构件的空间坐标，对每个构件进行分类统计并生成识别信息；步骤S4：根据休息平台和直爬梯构件空间坐标，基于创建的族文件来创建模型；步骤S5：输出创建模型。该方法基于BIM技术，采用C#二次开发工具对Autodesk的API进行定制开发，依托三维设计平台实现冷却塔钢爬梯设计方法，实现冷却塔钢爬梯的自动设计、计算、出图等全过程设计；可避免大量重复的工作，极大的提高设计的质量和效率。

Description

一种双曲线冷却塔爬梯设计方法

技术领域

本发明涉及冷却塔技术领域，具体涉及一种双曲线冷却塔爬梯设计方法。

背景技术

在火电厂或核电厂的建设中，自然通风冷却塔是最常见的构筑物。冷却塔的高度一般较高，特别是近年来随着机组规模的扩大，冷却塔的高度也越来越高，多数冷却塔高度超过150m，目前国内已建最高的冷却塔高度达到225m。冷却塔塔顶检修是通过附着于塔筒外壁的检修爬梯。

双曲线冷却塔属于特种结构，与一般的工业建筑有很大差异。双曲线冷却塔为薄壁结构，结构形式喉部直径最小，从底部到喉部，塔筒直径逐渐增大，从喉部到顶部，塔筒直径逐渐减小，喉部以上筒壁为倒悬状，冷却塔塔筒为双曲线空间结构，附着于塔筒筒壁外立面的爬梯，其空间定位一直是设计中的难点。爬梯钢构件一般工厂加工成成品在现场焊接组装，由于爬梯安装为高空作业，施工难度大，无法对构件进行现场二次加工，对构件的制造精度要求较高，这对构件的精确设计提出了很高的要求，但附着于空间曲面的爬梯，其各个构件尺寸各不相同，计算难度大。钢爬梯构件数量多，一个高度为180m的冷却塔爬梯构件数量接近1万个，数量庞大，且不少构件尺寸接近，不借助工具，仅凭肉眼无法区分，无论制造还是现场安装，对于构件管理难度都不小。冷却塔塔筒施工周期长，一般需要几个月，爬梯的安装与塔筒施工进度一致，施工周期长，对爬梯构件的现场管理也存在不小的难度。作冷却塔塔顶平台的唯一检修通道，若制造和安装环节的精度达不到要求，极易留下安全隐患。

BIM(建筑信息模型)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行模型的建立，实现制造、安装、运行等各个环节模型和信息共享。其具有直观性、协调性、模拟性、优化性和可出图性等特点，这些特点使得BIM技术逐渐取代传统的二维设计技术。在国内外的建筑行业，特别是复杂单体建筑中，BIM技术已经有了一定的应用，但在工业领域如火电厂、化工厂等，BIM技术的应用还相对比较滞后。

就目前现状而言，实现BIM技术的软件平台已经有多种可供选择，如Autodesk公司的Revit软件、Bentley公司的MicroStation平台、Dassualt Systems公司的CATIA软件、Graphisoft公司的Archicad软件等等，这些软件平台都有自身的优势和特点。出于各种原因(如通用性、操作友好性和价格等)的考虑，目前业内普遍采用Autodesk公司的Revit软件来进行BIM三维建模。

Revit作为优秀的BIM软件优势众多，但是由于其建模能力的局限性，在复杂空间建构筑物设计中仍然缺乏效率。另外，单独依靠Revit软件的常规操作无法准确地完成这种复杂空间构件的冷却塔爬梯的设计。Revit强大的二次开发功能，为冷却塔爬梯设计提供了一条新思路。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种双曲线冷却塔爬梯设计方法。

本发明采用的技术方案如下：一种双曲线冷却塔爬梯设计方法，包括：

步骤S1：针对每类构件创建族文件；步骤S2：获取塔筒设计数据；步骤S3：计算休息平台和直爬梯位置以及休息平台和直爬梯构件的空间坐标，对每个构件进行分类统计并生成识别信息；步骤S4：根据休息平台和直爬梯构件空间坐标，基于创建的族文件来创建模型；步骤S5：输出创建模型。

进一步的，所述步骤S1包括以下过程：步骤S11：将爬梯各构件根据类型、形状、工序、属性原则进行分类，确定构件的类别；步骤S12：针对每个类别的构件，创建一个对应的族文件；步骤S13：在族文件中增加构件属性参数，所述属性参数包括但不限于编码、类型、位置、状态。

进一步的，所述步骤S12包括以下过程：步骤S121：选择族样板文件；步骤S122：在族编辑器中创建构件对象的几何形状；步骤S123：在族编辑器中对几何形状添加约束，实现参数控制；步骤S124：在族文件中添加族参数；步骤S124：对族文件进行测试，验证构件对象的几何形状能被参数正确驱动。进一步的，所述属性参数中编码对于每个构件对象是唯一的。

进一步的，所述步骤S3包括以下过程：步骤S31：计算休息平台高度，确定休息平台和直爬梯位置；步骤S32：分别计算休息平台和直爬梯构件的几何尺寸信息，所述几何尺寸信息包括构件的长、宽、高、半径尺寸信息；步骤S33：根据塔筒筒壁外侧尺寸，分别计算休息平台和直爬梯构件空间坐标；步骤S34：遍历爬梯(包括休息平台和直爬梯)每一个构件，确定构件类型；步骤S35：根据步骤S34获得的构建类型，计算每一个构件类型的个数，进行构件分类汇总统计；步骤S36：生成构件编码；步骤S37：生成构件识别码,识别码信息包括构件编码、型号、空间坐标，几何尺寸信息，安装说明、安装动画。

进一步的，所述步骤S31中，在椭圆门标高处设休息平台，并以设休息平台的位置为起点，沿爬梯高度方面，每间隔10.0m高度设休息平台，直至塔顶处；休息平台之间通过直爬梯连接。

进一步的，所述步骤S32包括以下过程：步骤S321：根据塔筒筒壁外侧尺寸，计算每一个休息平台固定装置的几何尺寸；步骤S322：计算每一个休息平台所含构件的几何尺寸；步骤S323：根据塔筒筒壁外侧尺寸，计算每一段直爬梯固定装置的几何尺寸；步骤S324：根据直爬梯高度，计算每一段直爬梯所含构件的几何尺寸。

进一步的，所述步骤S33中，所述空间坐标用对应构件定位点的标高和半径表示。

进一步的，所述步骤S4包括以下过程：

步骤S41，根据步骤S34获得的构件类型，在族文件中创建族类型，并根据构件类型对应的几何参数对族文件中相应参数进行赋值；步骤S42，依次读取构件空间坐标，选择相应族文件的构件类型，在项目文件中创建构件对象；步骤S43，针对项目文件中的每个构件，对构件编码和识别码进行赋值。

进一步的，所述步骤S5包括以下过程：

步骤S51：在模型中创建视图，并添加标注和说明，形成施工安装图纸；步骤S52：创建统计报表，所述报表包括每一个构件类别的类型、个数、尺寸信息，生成材料统计汇总表；步骤S53：创建一个构件类别的所有类型的加工制造详图，并添加标注和说明，得到绘制构件加工制造图；步骤S54：借助Advance steel软件和Autodesk FeatureCAM软件，创建CNC机床文件，辅助加工制造。

与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本发明基于BIM技术，采用C#二次开发工具对Autodesk的API进行定制开发，依托三维设计平台实现冷却塔钢爬梯设计方法，实现冷却塔钢爬梯的自动设计、计算、出图等全过程设计；可避免大量重复的工作，极大的提高设计的质量和效率。

附图说明

图1为本发明双曲线冷却塔爬梯设计方法流程图。

图2为本发明实施例中的双曲线冷却塔示意图。

图3为本发明实施例中的双曲线冷却塔的爬梯结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

如图1所示的双曲线冷却塔爬梯设计方法流程图，在本实施例中采用Revit作为BIM设计软件，采用C#作为二次开发的工具。该方法包括：步骤S1：针对每类构件创建族文件；步骤S2：获取塔筒设计数据；步骤S3：计算休息平台和直爬梯位置以及休息平台和直爬梯构件的空间坐标，对每个构件进行分类统计并生成识别信息；步骤S4：根据休息平台和直爬梯构件空间坐标，基于创建的族文件来创建模型；步骤S5：输出创建模型。该方案基于BIM技术，采用C#二次开发工具对Autodesk的API进行定制开发，依托三维设计平台实现冷却塔钢爬梯设计方法，实现冷却塔钢爬梯的自动设计、计算、出图等全过程设计；可避免大量重复的工作，极大的提高设计的质量和效率。

作为其中一种实施例，所述步骤S1包括以下过程：

步骤S11：将爬梯各构件根据类型、形状、工序、属性原则进行分类，确定构件的类别；例如，构件类别的其中一种分类方法分为：预埋暗榫、预埋螺栓、扁钢、圆钢、角钢、螺栓等类型；

步骤S12：针对步骤S11中得到的每个类别的构件，创建一个对应的族文件；所述族文件指是在族样板中创建，通过族编辑器可以自定义几何形状，且可以设计多种可调参数，用于改变模型几何形状或数据统计的一类族文件；所述族文件可以定义不同的族类型，不同的族类型外观类似、几何尺寸不同；族类型可以通过改变几何尺寸实现形状的参变；

步骤S13：在族文件中增加构件属性参数，所述属性参数包括但不限于编码、类型、位置、状态；在整个项目中编码ID是唯一的，是识别构件对象的唯一标记，每一个构件对象均有唯一的编码；所述属性参数中类型用于对同一类别构件的不同类型进行区别；几何尺寸完全相同的构件编为同一类型，便于工厂加工制造；所述属性参数中位置指构件安装的具体位置，用于协助安装人员快速定位，并核对安装位置是否有误。所述属性参数中状态指构件的施工状态，用于施工进度管控，状态参数赋值包括但不限于制造、运输、入库、安装。

作为其中一种实施例，所述创建族文件包括以下过程：步骤S121：选择族样板文件，族样板文件的其中一实施例为“公制常规模型”；步骤S122：在族编辑器中创建构件对象的几何形状；步骤S123：的族编辑器中对几何形状添加约束，实现参数控制；步骤S124：在族文件中添加族参加；步骤S124：对族文件进行测试，确保构件对象的几何形状能被参数正确驱动。

在步骤S2中，获取塔筒设计数据有2种方法：(1)读取设计数据文件，存入数据库中；所述设计数据文件一般要塔筒设计软件创建；所述数据文件，指塔筒筒壁外侧曲线的数据信息，包括每节模板的标高以及相应标高处半径。(2)读取设计图纸中塔筒曲线，如图2为一个双曲线冷却塔爬梯结构，示意了塔筒曲面1和爬梯2，生成设计数据，存入数据库中。

作为其中一种实施例，所述步骤S3包括以下过程：步骤S31：计算休息平台高度，确定休息平台和直爬梯位置，如图3中示意了直爬梯3和休息平台4；步骤S32：分别计算休息平台和直爬梯构件的几何尺寸信息，所述几何尺寸信息包括构件的长、宽、高、半径尺寸信息；步骤S33：根据塔筒筒壁外侧尺寸，分别计算休息平台和直爬梯构件空间坐标；步骤S34：遍历爬,2(包括休息平台4和直爬梯3)每一个构件，确定构件类型；步骤S35：根据步骤S34获得的构建类型，计算每一个构件类型的个数，进行构件分类汇总统计；步骤S36：生成构件编码；步骤S37：生成构件识别码,识别码信息包括构件编码、型号、位置，主要尺寸，安装说明、安装动画；安装动画指对安装流程比较复杂的构件，制作安装动画，并存储于服务器中，与识别码相关联。

作为其中一种实施例，所述步骤S31的一种实现方式为：在椭圆门标高处设休息平台，并以此为起点，沿爬梯高度方面，每间隔10.0m高度设休息平台，直至塔顶处。休息平台之间通过直爬梯连接。休息平台和直爬梯采用标准模型创建，所含构件的型号完全一致。不同休息平台和直爬梯的固定装置和预埋件的尺寸和型号根据模筒筒壁外曲线尺寸进行计算确定，根据设计需要间隔高度也可以是其它高度。

作为其中一种实施例，所述步骤S32包括以下过程：步骤S321：根据塔筒筒壁外侧尺寸，计算每一个休息平台固定装置的几何尺寸；步骤S322：计算每一个休息平台所含构件的几何尺寸；步骤S323：根据塔筒筒壁外侧尺寸，计算每一段直爬梯固定装置的几何尺寸；步骤S324：根据直爬梯高度，计算每一段直爬梯所含构件的几何尺寸。

作为其中一种实施例，所述步骤S33中，所述空间坐标用对应构件定位点的标高和半径表示。

作为其中一种实施例，基于创建的族文件来创建模型时需要在服务器中提取步骤S3存入的数据，所述步骤S4包括以下过程：

步骤S41，根据步骤S34获得的构件类型，在族文件中创建族类型，并根据构件类型对应的几何参数对族文件中相应参数进行赋值；步骤S42，依次读取构件空间坐标，选择相应族文件的构件类型，在项目文件中创建构件对象；步骤S43，针对项目文件中的每个构件，对构件编码和识别码进行赋值。

作为其中一种实施例，所述步骤S5包括以下过程：

步骤S51：具体指利用软件的绘图功能，在模型中创建视图，并添加标注和说明，形成施工安装图纸；步骤S52：利用软件的报表功能，创建统计报表，所述报表包括每一个构件类别的类型、个数、尺寸信息，生成材料统计汇总表；步骤S53：利用软件的绘图功能，创建一个构件类别的所有类型的加工制造详图，并添加标注和说明，用于构件制造厂家加工零件；为了增加图纸的易读性，可采取三维图和平面图结合的形式；最终得到绘制构件加工制造图；步骤S54：借助Advance steel软件和Autodesk FeatureCAM软件，创建CNC机床文件，辅助加工制造。另外，经过上述实施例的双曲线冷却塔爬梯设计方法得到设计结构，还可以将设计结构进行施工管理：

(1)设计平台开发施工管理系统，所述管理系统可对构件的状态进行显示和更改。

所述施工管理系统包括服务器端和移动终端；移动终端通过网络与服务器端相通。管理系统可实时查看爬梯模型及施工进度，也可编辑修改构件属性参数中的状态。模型中构件以颜色和透明显示构件的进度。其中构件初始状态模型为灰色，模型透明度为90％，制造状态模型为黄色，模型透明度为70％，运输状态模型为蓝色，模型透明度为45％，入库状态模型为红色，模型透明度为25％，安装状态模型为银色，模型透明度为0％。构件属性参数中的状态可通过服务器端进行修改，也可通过移动终端进行远程修改，并通过通信网络对服务器中相应参数进行修改。

移动终端可采用普通4G手机，所述手机需安装施工管理系统程序。移动终端扫描二维码后，显示扫描对像的信息。录入和更改对象的状态。所述状态包括制造、运输、入库和安装。移动终端查询对象在爬梯模型中的具体位置以及和周边构件的空间关系。

(2)构件加工制造。

(A)：根据步骤S53的构件加工制造图，加工零件；(B)：打印步骤S37的构件识别码，并粘贴于相应构件上；(C)：移动终端扫描构件识别码，并修改构件属性参数中的状态参数为制造，该修该信息实时传输至服务器端。

(3)构件运输和入库。

(A)：按构件类别及安装顺序进行打包封装，并运输至安装现场，并入库；(B)：移动终端扫描构件识别码，并修改构件属性参数中的状态参数为运输，该修该信息实时传输至服务器端；

(4)构件安装。

(A)：扫描构件识别码，确定构件的空间位置以及和周边构件的关系，也可查看S37中所关联的安装动画；(B)：构件安装，包括焊接和螺栓连接；(C)：移动终端扫描构件识别码，并修改构件属性参数中的状态参数为安装，该修该信息实时传输至服务器端。

以本发明的设计方法为基础，建立施工管理系统,设计完成后，可将设计成果直接用于工厂构件及设备的制造，实现设计数据的无缝传递，通过二维码对构件和设备的状态进行实时管控，项目参与人员可通过终端设备实时查看施工进度，实现远程管控；设计成果直接用于指导制造和安装；可避免大量重复的工作，极大的提高项目的质量和效率。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种双曲线冷却塔爬梯设计方法，其特征在于，包括：

步骤S1：针对每类构件创建族文件；步骤S2：获取塔筒设计数据；步骤S3：计算休息平台和直爬梯位置以及休息平台和直爬梯构件的空间坐标，对每个构件进行分类统计并生成识别信息；步骤S4：根据休息平台和直爬梯构件空间坐标，基于创建的族文件来创建模型；步骤S5：输出创建模型；

所述步骤S3包括以下过程：

步骤S31：计算休息平台高度，确定休息平台和直爬梯位置；步骤S32：分别计算休息平台和直爬梯构件的几何尺寸信息，所述几何尺寸信息包括构件的长、宽、高、半径尺寸信息；步骤S33：根据塔筒筒壁外侧尺寸，分别计算休息平台和直爬梯构件空间坐标；步骤S34：遍历爬梯每一个构件，确定构件类型；步骤S35：根据步骤S34获得的构建类型，计算每一个构件类型的个数，进行构件分类汇总统计；步骤S36：生成构件编码；步骤S37：生成构件识别码,识别码信息包括构件编码、型号、空间坐标，几何尺寸信息，安装说明、安装动画；

所述步骤S31中，在椭圆门标高处设休息平台，并以设休息平台的位置为起点，沿爬梯高度方面，每间隔10.0m高度设休息平台，直至塔顶处；休息平台之间通过直爬梯连接；

所述步骤S32包括以下过程：步骤S321：根据塔筒筒壁外侧尺寸，计算每一个休息平台固定装置的几何尺寸；步骤S322：计算每一个休息平台所含构件的几何尺寸；步骤S323：根据塔筒筒壁外侧尺寸，计算每一段直爬梯固定装置的几何尺寸；步骤S324：根据直爬梯高度，计算每一段直爬梯所含构件的几何尺寸。

2.如权利要求1所述的双曲线冷却塔爬梯设计方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下过程：

步骤S11：将爬梯各构件根据类型、形状、工序、属性原则进行分类，确定构件的类别；步骤S12：针对每个类别的构件，创建一个对应的族文件；步骤S13：在族文件中增加构件属性参数，所述属性参数包括编码、类型、位置、状态。

3.如权利要求2所述的双曲线冷却塔爬梯设计方法，其特征在于，所述步骤S12包括以下过程：

步骤S121：选择族样板文件；步骤S122：在族编辑器中创建构件对象的几何形状；步骤S123：在族编辑器中对几何形状添加约束，实现参数控制；步骤S124：在族文件中添加族参数；步骤S124：对族文件进行测试，验证构件对象的几何形状能被参数正确驱动。

4.如权利要求2所述的双曲线冷却塔爬梯设计方法，其特征在于，所述属性参数中编码对于每个构件对象是唯一的。

5.如权利要求1所述的双曲线冷却塔爬梯设计方法，其特征在于，所述步骤S33中，所述空间坐标用对应构件定位点的标高和半径表示。

6.如权利要求1所述的双曲线冷却塔爬梯设计方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下过程：

步骤S41，根据步骤S34获得的构件类型，在族文件中创建族类型，并根据构件类型对应的几何参数对族文件中相应参数进行赋值；

步骤S42，依次读取构件空间坐标，选择相应族文件的构件类型，在项目文件中创建构件对象；步骤S43，针对项目文件中的每个构件，对构件编码和识别码进行赋值。

7.如权利要求6所述的双曲线冷却塔爬梯设计方法，其特征在于，所述步骤S5包括以下过程：

步骤S51：在模型中创建视图，并添加标注和说明，形成施工安装图纸；步骤S52：创建统计报表，所述报表包括每一个构件类别的类型、个数、尺寸信息，生成材料统计汇总表；步骤S53：创建一个构件类别的所有类型的加工制造详图，并添加标注和说明，得到绘制构件加工制造图；步骤S54：借助Advance steel软件和Autodesk FeatureCAM软件，创建CNC机床文件，辅助加工制造。

Images