CN112069671A - 基于bim模型的钢结构吊装设备选型及布置优化方法 - Google Patents

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郭剑
罗兴隆
隋炳强
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Abstract

本发明涉及一种基于BIM模型的钢结构吊装设备选型及布置优化方法，步骤1、收集常用的吊机相应起重性能参数并形成数据库；步骤2、创建钢结构的BIM模型，步骤3、编程开发相关程序，开发的程序能够通过BIM软件的API接口读取并应用BIM模型中的数据；步骤4、根据吊机位置校核起重能力或优选吊机型号；步骤5、根据吊机型号确定吊机站位；本发明可根据选择的吊机型号及布置来校核每根构件是否能够吊装并给出所有构件的报告，也可以根据吊机位置布置选择合适的吊机型号，提高吊机的选型效率及准确性。

Description

基于BIM模型的钢结构吊装设备选型及布置优化方法
技术领域
本发明涉及一种钢结构建筑施工领域，具体的说是基于BIM模型的钢结构吊装设备选型及布置优化方法。
背景技术
钢结构在吊装施工过程中，塔吊、汽车吊、履带吊是最为重要的施工吊装设备，其应用效率的高低将会对整体施工过程形成直接影响。塔吊为固定吊装布置，塔吊布置不合理经常会造成构件的二次倒运，不仅会严重影响施工进度，还会给施工安全带来威胁，塔吊选型过大，则会造成成本的浪费。所以要对塔吊型号、安装位置进行合理化设计。汽车吊、履带吊为移动吊装设备，由于现场的场地条件限制，往往有固定的行走路径，同样移动吊装设备的选型对工程的工期、成本也会有较大的影响。
传统的吊装设备选型过程基于二维图纸，通常是在施工总平面图上，根据经验初步确定吊机的位置，吊机数量，首先确保吊机的覆盖范围满足要求；吊机的起重能力跟构件与吊机的距离有关，距离越远，吊重越小，根据覆盖范围内构件的重量进行分析，一般选取最重的构件或离吊机最远的构件进行抽样校核，据此确定吊机型号或调整构件分段。传统的方法抽样少时，可能导致有些构件重量超过吊机起重能力，抽样大时，又增加了较大的工作量，效率较低。
专利CN201810725359（一种装配式工程基于BIM技术的塔吊选型布置方法）使用BIM软件建立拟建设建筑物以及工程环境的模型；在BIM软件内，按照蓝图定义所述模型中每个构件的材质信息；利用BIM软件的统计功能，获得所述模型中每栋所述拟建设建筑物中所有待吊运构件的吊装信息并将所述吊装信息输出为统计表将步骤S1中所述模型反映在一张总平面图中；将常用塔吊信息录入BIM软件将塔吊布置的规范规则要求录入BIM软件；计算出每栋所述拟建设建筑物对塔吊的需求信息并将所述需求信息输出为需求表；依据所述统计表、所述需求表以及所述规范规则要求，在所述总平面图中生成塔吊的布置位置和塔吊型号。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种基于BIM模型的钢结构吊装设备选型及布置优化方法，通过调用BIM软件API接口读取BIM模型数据并分析，可根据选择的吊机型号及布置来校核每根构件是否能够吊装并给出所有构件的报告，也可以根据吊机位置布置选择合适的吊机型号，提高吊机的选型效率及准确性。
为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
一种基于BIM模型的钢结构吊装设备选型及布置优化方法，其特征在于它包括如下步骤：
步骤1、收集常用的吊机相应起重性能参数并形成数据库；其中，吊机包括并不限于塔吊、汽车吊或履带吊，相应参数包括吊机型号、起重特性。
步骤2、创建钢结构的BIM模型，BIM模型中包含了构件的位置、重量或体积信息，根据密度计算构件重量；根据构件加工工艺、运输要求等初步确定构件分段；其中BIM模型包括并不限于Tekla模型、AutoCAD模型；
步骤3、编程开发相关程序，开发的程序能够通过BIM软件的API接口读取并应用BIM模型中的数据；
步骤4、根据吊机位置校核起重能力或优选吊机型号：
步骤4.1过程包括在BIM模型中点选吊装设备位置，初选吊机型号，程序计算构件与吊机之间的水平距离，根据步骤一中的数据库来判断吊机能否吊起构件；遍历模型中所有构件，给出所有构件的吊装能力校核统计报告；
步骤4.2对于不满足吊装能力的构件，如果不更换吊机型号，可以再进行分段，减小构件重量，按照4.1步骤再次运行程序进行校核，直至满足吊装要求，若不改变构件，可以增大吊机设备型号，再次运行程序进行校核，通过多次迭代，保证所有构件都能够吊装；
步骤5、根据吊机型号确定吊机站位：
步骤5.1给出移动式吊机可行布置的规划路线以及起点，初步确定规划路线上的分段步距，从而确定吊机在规划路线上每一个可能的站位点，其中分段步距大小可根据程序的计算效率自由确定；
步骤5.2在每一个吊机站位点，按照步骤4.1所述的方法进行判断，给出所有构件的吊装能力报告；
步骤5.3根据报告，确定能够满足要求的所有吊机站位点，若所有站位点都不满足要求，可加大吊机型号或者增加不满足要求的构件分段，重新按照以上程序进行校核，最终确定满足要求的吊机及合适的站位点。
本发明的有益效果是：通过编制程序调用BIM软件API接口读取BIM模型中所有构件数据进行分析并与吊机的起重性能进行对比，可根据选择的吊机型号及布置来校核每根构件是否能够吊装，也可以根据吊机位置布置选择合适的吊机型号。充分利用BIM模型中的数据，相比传统的选型方法，自动化程度高，计算准确度、计算效率有大幅度提高，能够辅助确定工期成本最优的吊机选型及布置方式。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1为本申请流程示意图。
图2为实施例中塔吊的起重性能参数。
图3为实施例中BIM模型示意图。
图4为根据吊机位置校核起重能力或优选吊机型号示意图。
图5为根据吊机型号确定吊机站位示意图。
具体实施方式
如图1所示：一种基于BIM模型的钢结构吊装设备选型及布置优化方法，它包括如下步骤：
（1）收集常用的塔吊、汽车吊、履带吊的相应起重性能参数并形成数据库（见图2所示）；
（2）创建钢结构的BIM模型（见图3所示），BIM模型中包含了构件的位置、重量或体积信息（能够根据密度计算构件重量），根据构件加工工艺、运输要求等初步确定构件分段；
（3）编程开发相关程序，开发的程序能够通过BIM软件的API接口读取并应用BIM模型中的数据；
（4）根据吊机位置校核起重能力或优选吊机型号：
初选吊机型号，确定吊机位置，如图4所示，1#、2#、3#、4#塔吊，塔吊起吊范围能够覆盖所有构件。首先在BIM模型中点选吊机位置点，程序遍历模型中的构件，根据构件的坐标、吊机位置点坐标计算构件重心与吊机的水平距离d，模型中读取构件的重量w。查询吊机数据库，确定距离d所在的吊机起吊适用范围。假定吊装设备最大起吊范围半径为R，吊装设备吊装分段范围上限及吊装能力分别为D1,W1,D2,W2,D3,W3……Dn,Wn，按如下规则判断起重能力：
a.若d>R，范围超限，起重能力不满足要求；
b.若d<Dn,判断d的区间，假定Dn-1<d<Dn,若w>Wn，重量超限，起重能力不满足要求,否则满足要求；
遍历模型中所有构件，给出所有构件的吊装能力校核统计报告，报告中包含构件编号，构件重量，构件距塔吊距离，塔吊适用距离，塔吊起重能力，起吊能力判断。
对于不满足吊装能力的构件，如果不更换吊机型号，可以再进行分段，减小构件重量，按照以上步骤再次运行程序进行校核，直至满足吊装要求。若不改变构件分段，可以增大吊机设备型号，运行程序进行校核，最终保证所有构件都能够吊装。
（5）根据吊机型号确定吊机站位：
给出移动式吊机可行布置的规划路线以及起点（见图5所示），在规划路线上的分段步距，从而确定规划路线上每一个可能的站位点。
在每一个吊机站位点，按照（4）所述的方法进行判断，给出所有构件的吊装能力报告。根据统计报告，确定能够满足要求的所有吊机站位点。若所有站位点都不满足要求，可加大吊机型号或者增加不满足要求的构件分段，重新按照以上程序进行校核，最终确定满足要求的吊机及合适的站位点。

Claims (1)

1.一种基于BIM模型的钢结构吊装设备选型及布置优化方法，其特征在于它包括如下步骤：
步骤1、收集常用的吊机相应起重性能参数并形成数据库；其中，吊机包括并不限于塔吊、汽车吊或履带吊，相应参数包括吊机型号、起重特性。
步骤2、创建钢结构的BIM模型，BIM模型中包含了构件的位置、重量或体积信息，根据密度计算构件重量；根据构件加工工艺、运输要求等初步确定构件分段；其中BIM模型包括并不限于Tekla模型、AutoCAD模型；
步骤3、编程开发相关程序，开发的程序能够通过BIM软件的API接口读取并应用BIM模型中的数据；
步骤4、根据吊机位置校核起重能力或优选吊机型号：
步骤4.1过程包括在BIM模型中点选吊装设备位置，初选吊机型号，程序计算构件与吊机之间的水平距离，根据步骤一中的数据库来判断吊机能否吊起构件；遍历模型中所有构件，给出所有构件的吊装能力校核统计报告；
步骤4.2对于不满足吊装能力的构件，如果不更换吊机型号，可以再进行分段，减小构件重量，按照4.1步骤再次运行程序进行校核，直至满足吊装要求，若不改变构件，可以增大吊机设备型号，再次运行程序进行校核，通过多次迭代，保证所有构件都能够吊装；
步骤5、根据吊机型号确定吊机站位：
步骤5.1给出移动式吊机可行布置的规划路线以及起点，初步确定规划路线上的分段步距，从而确定吊机在规划路线上每一个可能的站位点，其中分段步距大小可根据程序的计算效率自由确定；
步骤5.2在每一个吊机站位点，按照步骤4.1所述的方法进行判断，给出所有构件的吊装能力报告；
步骤5.3根据报告，确定能够满足要求的所有吊机站位点，若所有站位点都不满足要求，可加大吊机型号或者增加不满足要求的构件分段，重新按照以上程序进行校核，最终确定满足要求的吊机及合适的站位点。
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