CN111428400A - 一种基于bim技术的机电综合支吊架的设计方法 - Google Patents

一种基于bim技术的机电综合支吊架的设计方法 Download PDF

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黄东东
沙楠
高明洋
徐婷婷
齐雪莉
张玉菡
张艺文
李群
赵正桥
张巍
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Abstract

本发明涉及机电综合支吊架技术领域,尤其是涉及一种基于BIM技术的机电综合支吊架的设计方法,包括:根据原设计图纸,建立综合管线的模型,对综合管线的模型进行综合布置,输出综合管线排布图;建立综合支吊架的模型,将综合支吊架的模型添加到综合管线排布图中;选取综合支吊架的典型剖面,采用软件对综合支吊架进行受力分析和应力计算,根据分析和计算的结果调整综合支吊架的模型;根据综合支吊架的模型,调整综合管线在综合支吊架上的排布方式;模型导出施工图及输出BIM模型文件。本发明提供的设计方法,通过电脑辅助设计直观立体地展示综合支吊架的安装效果,保证管线的整体排布合理和美观,节约安装空间和工程成本。

Description

一种基于BIM技术的机电综合支吊架的设计方法
技术领域
本发明涉及机电综合支吊架技术领域,尤其是涉及一种基于BIM技术的机电综合支吊架的设计方法。
背景技术
综合支吊架是将通风空调、给排水及消防、动力照明、弱电信号等所有专业管线集中在一体的系统。
现有的机电工程综合支吊架系统,工程设计人员一般是用二维剖面图、收集现场实际数据等方式来进行单专业支吊架设计。
上述现有设计方法的最大问题在于:1、设计平面化且不直观,只适用于简单管线区域,无法解决专业多样而复杂区域安装问题;2、各专业管线集成交错,现场施工人员的支吊架深化设计水平参差不齐,影响机电管线安装效果及合理性。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于BIM技术的机电综合支吊架的设计方法,通过电脑辅助设计直观立体地展示综合支吊架的安装效果,保证管线的整体排布合理和美观,节约安装空间和工程成本。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的:
一种基于BIM技术的机电综合支吊架的设计方法,包括下列步骤:
步骤一:根据原设计图纸,建立综合管线的模型,对所述综合管线的模型进行综合布置,输出综合管线排布图;
步骤二:建立综合支吊架的模型,将所述综合支吊架的模型添加到所述综合管线排布图中;
根据所述综合管线的支架设置规范要求,确定所述综合支吊架的单位间距;
计算所述单位间距内所述综合管线的整体荷载;
步骤三:选取所述综合支吊架的典型剖面,采用软件对所述综合支吊架进行受力分析和应力计算,根据分析和计算的结果调整所述综合支吊架的模型;
步骤四:根据所述综合支吊架的模型,调整所述综合管线在所述综合支吊架上的排布方式;
步骤五:输出所述综合支吊架设计计算书及提取所述综合支吊架的工程量;
模型导出施工图及输出BIM模型文件。
通过采用上述技术方案,选取综合管线的典型剖面进行受力分析和应力计算,保证分析和计算的准确性和代表性,进而保证综合支吊架在使用周期内安全可控使用;电脑辅助设计直观立体地展示综合支吊架的安装效果,保证管线的整体排布合理和美观,节约安装空间和工程成本。
本发明进一步设置为:对所述综合管线的模型进行综合布置包括如下步骤:
依据所述综合管线的排布原则,对所述综合管线进行排布;
确定所述综合管线的标高范围,在所述标高范围内调整所述综合管线。
通过采用上述技术方案,保证综合管线的整体排布合理和美观。
本发明进一步设置为:选取所述综合支吊架的典型剖面包括如下步骤:
按照所述综合支吊架的单位间距对所述综合管线进行剖切;
选取所述综合管线的整体荷载最大且数量最多的剖面为所述典型剖面。
通过采用上述技术方案,保证受力分析和应力计算的准确性和代表性。
本发明进一步设置为:采用软件对所述综合支吊架进行受力分析包括:
对所述综合支吊架进行整体受力分析、构件受力分析和有限元分析。
通过采用上述技术方案,保证对综合支吊架受力分析的准确性,进而保证综合支吊架在使用周期内安全可控使用。
本发明进一步设置为:所述构件包括立柱、横担和受弯梁;
对所述综合支吊架进行应力计算包括:
计算所述立柱的抗拉强度和长细比;
计算所述横担的抗弯强度;
计算所述受弯梁的挠度;
计算所述构件之间焊缝的抗剪强度。
通过采用上述技术方案,保证对综合支吊架应力计算的准确性,进而验证综合支吊架的安全性。
本发明进一步设置为:调整所述综合管线在所述综合支吊架上的排布方式包括如下步骤:
调整所述综合管线的排布标高;
调整所述综合管线在所述综合支吊架上空间排布。
通过采用上述技术方案,提高综合管线在综合支吊架上的空间利用率,保证综合管线在综合支吊架上排布满足规范及设计使用要求的同时,还保证了综合管线的整体排布合理和美观。
本发明进一步设置为:提取所述综合支吊架的工程量包括:
利用所述综合支吊架的模型提取所述构件的参数;
所述构件的参数包括:型材规格及重量,管束规格及数量,抱箍规格及数量工程量。
通过采用上述技术方案,输出综合支吊架的构件数据信息。
本发明进一步设置为:所述BIM模型文件为建筑信息模型文件,包括:
所述综合支吊架的构件数据信息和空间关系信息;
所述综合管线的数据信息和空间关系信息。
通过采用上述技术方案,解决了平面化设计不直观的问题,直观立体地展示综合支吊架的安装效果。
综上所述,本发明的有益技术效果为:
1.通过电脑辅助设计直观立体地展示综合支吊架的安装效果,保证管线的整体排布合理和美观,节约安装空间和工程成本。
2.依据综合管线的排布原则,对综合管线进行排布,确定综合管线的标高范围,在标高范围内调整所述综合管线,保证综合管线的整体排布合理和美观。
3.按照综合支吊架的单位间距对综合管线进行剖切,选取综合管线的整体荷载最大且数量最多的剖面为典型剖面进行受力分析和应力计算,保证分析和计算的准确性和代表性,进而验证综合支吊架的安全性,保证综合支吊架在使用周期内安全可控使用。
附图说明
图1是本发明提供的一种基于BIM技术的机电综合支吊架的设计方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明提供了一种基于BIM技术的机电综合支吊架的设计方法,参照图1所示流程图,主要步骤包括:
步骤S1:根据原设计图纸,建立综合管线的模型,对所述综合管线的模型进行综合布置,输出综合管线排布图;
步骤S2:建立综合支吊架的模型,将所述综合支吊架的模型添加到所述综合管线排布图中;
根据所述综合管线的支架设置规范要求,确定所述综合支吊架的单位间距;
计算所述单位间距内所述综合管线的整体荷载;
步骤S3:选取所述综合支吊架的典型剖面,采用软件对所述综合支吊架进行受力分析和应力计算,根据分析和计算的结果调整所述综合支吊架的模型;
步骤S4:根据所述综合支吊架的模型,调整所述综合管线在所述综合支吊架上的排布方式;
步骤S5:输出所述综合支吊架设计计算书及提取所述综合支吊架的工程量;
模型导出施工图及输出BIM模型文件。
具体地,步骤S1中,以原设计图纸为依据,运用软件solidworks对安装工程给排水、暖通、电气、消防等综合管线建立模型,利用BIM技术优化布局,对各综合管线进行综合布置,输出综合管线排布图。
对综合管线的模型进行综合布置的主要步骤包括:依据综合管线的排布原则,对综合管线进行排布;确定综合管线的标高范围,在标高范围内调整综合管线。这里,综合管线的排布原则如下:1、大管优先,因小管道造价低易安装,且大截面、大直径的管道,如空调通风管道、排水管道、电缆桥架等占据的空间较大,不易翻弯,在排布时优先布置,且电缆桥架应设置在排水管道的上方;2、支管让主管,走廊内各种管线主管道一般贯通整个走廊,且主管道管径大于支管管径,相对于支管不易翻弯,在管线综合排布时以主管道为主,支管避让主管;3、有压让无压,无压管道,如排水管、雨排水管、冷凝水排水管都是靠重力排水,因此,水平管段必须保持一定的坡度,是顺利排水的必要和充分条件,所以在与有压管道交叉时,有压管道应避让无压管道;4、强弱电分设,由于弱电线路如电信、有线电视、计算机网络和其它建筑智能线路易受强电线路电磁场的干扰,因此强电线路与弱电线路分开设置,而且留一定距离;5、附件少的管道避让附件多的管道,管线安装当遇到管线附件较多的管线时,考虑其重要性,尽量按照管线附件少的管线避让管线附件多的管线,各种管线在同一处布置时,应尽可能做到呈直线、互相平行、不交错,要考虑预留出施工安装、维修更换的操作距离、设置支、柱、吊架的空间等;6、电气避热避水,在热水管道的上方及水管的垂直下方不宜布置电气线路。需要注意的是,综合管线的排布还应根据走廊内各综合管线的设计和规范要求而定,在满足自身使用条件的条件下再结合排布原则进行综合管线的综合排布;综合管线排布时还应注意管线上下层之间的间距,除必须预留的支架横担空间外,还应预留足够的施工及检修空间;综合管线之间的间隙应紧密布置,将走廊空间最大化;所有综合管线在排布时应尽量减少管线的翻弯,特别是各种热水管线。
具体地,步骤S2中,综合管线排布完成后,运用软件solidworks建立综合支吊架的模型,利用BIM技术将综合支吊架的模型添加到综合管线排布图中。根据综合管线中各专业管线支架设置的规范要求,确定综合支吊架的单位间距。这里,因为管道的长度为6m,且管道的支吊架设置间距参照规范要求均不应大于6m;风管的标准管段长度为2m,则支吊架间距均不大于2m;规范要求桥架的支吊架间距为1.5m-3m,结合以上要求综合支吊架的单位间距应为2m,但结合现场走廊结构的实际情况及材料的合理使用及综合支吊架成型后的整体感官效果确定,综合支吊架的单位间距为4m。
综合支吊架的单位间距确定后,计算单位间距内综合管线的整体荷载,包括计算综合管线的重量和综合管线的安装重量,为综合支吊架的选材做准备。
具体地,步骤S3中,在一条走廊内,按照综合支吊架的单位间距对综合管线进行剖切,观察综合管线在每个剖面的增减情况,选取综合管线的整体荷载最大且数量最多的剖面为作为典型剖面,采用SAP2000应力计算软件对典型剖面上的综合支吊架进行受力分析和应力计算,保证受力分析和应力计算的准确性和代表性,进而验证综合支吊架的安全性。需要注意的是,两个剖面综合管线的整体荷载一样时应考虑综合支吊架自身的重量,选取综合支吊架重量大的剖面;在相同的走廊内,两个剖面综合支吊架的重量、综合管线的规格和数量均不同但又不能直观得出结论时,应分别提出作为计算的典型剖面。
根据选取的典型剖面内综合支吊架的形式,采用ABAQUS软件对综合支吊架进行整体受力分析、构件受力分析和有限元分析。其中,整体受力分析是将综合支吊架看作整体构件,此时力的作用点为预埋钢板和立柱之间的焊缝,其分别受到预埋钢板向上的拉力和综合支吊架及综合管线向下的重力;构件受力分析是将综合支吊架的构件拆分,包括立柱、横担和受弯梁,三个立柱分别受到预埋钢板向上的拉力、综合管线和横担向下的重力,横担受到综合管线向下的重力,纵向焊缝受到立柱的拉力和横担向下的重力形成了剪力,环向焊缝收到横担向上的拉力和立柱向下的重力形成了拉力;有限元分析是根据综合管线自重的计算方法计算出综合管线的自重,然后运用软件绘制出综合支吊架的模型,在模型中确定综合管线在综合支吊架上的作用点,将综合管线在综合支吊架上的作用力添加在综合支吊架的模型点位中,根据所添加的数据对综合支吊架型式进行整体有限元分析验证,分析综合支吊架的受力特点及构件的变形大小。
根据选取的典型剖面内综合支吊架的形式,采用SAP2000应力计算软件对综合支吊架进行应力计算包括:1、计算立柱的抗拉强度和长细比;2、计算横担的抗弯强度;3、计算受弯梁的挠度;4、计算构件之间焊缝的抗剪强度。
根据上述的分析和计算的结果调整综合支吊架的模型,以符合设计要求。
具体地,步骤S4中,当综合支吊架的模型确定后,再次对综合管线和综合支吊架的排布方式进行调整,包括:调整综合管线的排布标高;调整综合管线在综合支吊架上空间排布,提高综合管线在综合支吊架上的空间利用率,保证综合管线在综合支吊架上排布满足规范及设计使用要求的同时,还保证了综合管线的整体排布合理和美观。
需要注意的是,有单根综合管线单独标高设置时,根据综合管线能否反弯、能否与其他标高的综合管线整合和工程成本设计综合管线的最终调整方案;同一走廊内有多种综合支吊架横担形式时,将综合支吊架设计成底平,保证综合支吊架的美观;在走廊内有不能规避的非底平综合支吊架,将综合管线设置在综合支吊架的两角,避免应力集中;所有综合管线在添加综合支吊架后应留有足够的检修或后期二次施工作业空间;综合管线层与层之间、综合管线与综合支吊架之间应留有足够的保温和分支空间。
具体地,步骤S5中,输出综合支吊架设计计算书,利用综合支吊架的模型提取构件的参数,包括:型材规格及重量,管束规格及数量,抱箍规格及数量工程量。
模型导出施工图及输出BIM模型文件,BIM模型文件为建筑信息模型文件,包括综合支吊架的构件数据信息和空间关系信息,综合管线的数据信息和空间关系信息,直观立体地展示综合支吊架的安装效果。
本发明提供的一种基于BIM技术的机电综合支吊架的设计方法,通过电脑辅助设计直观立体地展示综合支吊架的安装效果,保证管线的整体排布合理和美观,节约安装空间和工程成本。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例,并非依此限制本发明的保护范围,故:凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于BIM技术的机电综合支吊架的设计方法,其特征在于,包括下列步骤:
步骤一:根据原设计图纸,建立综合管线的模型,对所述综合管线的模型进行综合布置,输出综合管线排布图;
步骤二:建立综合支吊架的模型,将所述综合支吊架的模型添加到所述综合管线排布图中;
根据所述综合管线的支架设置规范要求,确定所述综合支吊架的单位间距;
计算所述单位间距内所述综合管线的整体荷载;
步骤三:选取所述综合支吊架的典型剖面,采用软件对所述综合支吊架进行受力分析和应力计算,根据分析和计算的结果调整所述综合支吊架的模型;
步骤四:根据所述综合支吊架的模型,调整所述综合管线在所述综合支吊架上的排布方式;
步骤五:输出所述综合支吊架设计计算书及提取所述综合支吊架的工程量;
模型导出施工图及输出BIM模型文件。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的机电综合支吊架的设计方法,其特征在于,对所述综合管线的模型进行综合布置包括如下步骤:
依据所述综合管线的排布原则,对所述综合管线进行排布;
确定所述综合管线的标高范围,在所述标高范围内调整所述综合管线。
3.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的机电综合支吊架的设计方法,其特征在于,选取所述综合支吊架的典型剖面包括如下步骤:
按照所述综合支吊架的单位间距对所述综合管线进行剖切;
选取所述综合管线的整体荷载最大且数量最多的剖面为所述典型剖面。
4.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的机电综合支吊架的设计方法,其特征在于,采用软件对所述综合支吊架进行受力分析包括:
对所述综合支吊架进行整体受力分析、构件受力分析和有限元分析。
5.根据权利要求4所述的一种基于BIM技术的机电综合支吊架的设计方法,其特征在于,所述构件包括立柱、横担和受弯梁;
对所述综合支吊架进行应力计算包括:
计算所述立柱的抗拉强度和长细比;
计算所述横担的抗弯强度;
计算所述受弯梁的挠度;
计算所述构件之间焊缝的抗剪强度。
6.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的机电综合支吊架的设计方法,其特征在于,调整所述综合管线在所述综合支吊架上的排布方式包括如下步骤:
调整所述综合管线的排布标高;
调整所述综合管线在所述综合支吊架上空间排布。
7.根据权利要求5所述的一种基于BIM技术的机电综合支吊架的设计方法,其特征在于,提取所述综合支吊架的工程量包括:
利用所述综合支吊架的模型提取所述构件的参数;
所述构件的参数包括:型材规格及重量,管束规格及数量,抱箍规格及数量工程量。
8.根据权利要求7所述的一种基于BIM技术的机电综合支吊架的设计方法,其特征在于,所述BIM模型文件为建筑信息模型文件,包括:
所述综合支吊架的构件数据信息和空间关系信息;
所述综合管线的数据信息和空间关系信息。
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