CN112926114A - 机电与钢结构一体化施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种机电与钢结构一体化施工方法，该方法利用BIM软件同时建立钢结构BIM模型和机电BIM模型，并将钢结构BIM模型和机电BIM模型进行整合、分析和碰撞检测，调整机电管线综合排布模型；依据机电管线综合排布模型，结合钢结构件的位置和形状来完成支吊架的初步设计，对初步设计的支吊架进行受力分析，并进行方案修改，完成支吊架模型深化；结合支吊架深化模型进行钢结构件深化设计，将可以在钢结构件加工时一同加工的划分到钢结构件中，并随钢结构件生产时一体加工。本发明将钢结构深化设计与机电深化设计相融合，将可以与钢结构件一起加工生产的部分随钢结构件一体加工、焊接和留孔，有效减少了现场焊接施工及二次返工，提高了一次成活率。
Description
技术领域
本发明涉及钢结构建筑施工技术领域，具体涉及一种机电与钢结构一体化施工方法。
背景技术
钢结构建筑的主体结构主要由钢柱钢梁组成，钢结构建筑中机电管线的支架与主体结构连接主要采用焊接。机电深化设计中确定相关管线支架的形式及固定位置，机电施工中根据深化设计图纸将支架焊接在主体结构上。
机电施工阶段主体结构已施工完成，钢结构的防火涂料也施工完成。此时进行机电支架的安装，需要先局部剔除防火涂料，打磨油漆，再进行支架焊接。支架焊接完成后再进行焊缝打磨，喷涂防腐油漆，最后再次喷涂防火涂料。工艺复杂，且施工质量控制难度较大。
经检索发现，为避免机电施工阶段的现场支吊架焊接，公开号CN106989211B的中国专利于2019年1月29日公开了一种基于BIM的装配式建筑管线支吊架系统安装，该专利基于BIM获得支吊架系统的组件的结构，进行工厂化生产，安装现场只需进行组件的组装、定位打孔及安装，一方面解决了现场制作所存在的工艺复杂、工期长、环境污染严重的问题，另一方面解决了采用标准化组件时不能适应各种现场需求的问题，安装中无现场进料、切割、焊接、钻孔等带来的空气污染、噪音污染和光污染，在降低生产制造成本的同时，保障了施工者的现场安全，有效降低劳动者的工作强度。该专利在进场前就将支吊架各组件进行了工厂化生产，但在现场仍需要对每个组件进行相应的定位打孔，因此仍对钢结构具有较大破坏性。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种机电与钢结构一体化施工方法，该方法将钢结构深化设计与机电深化设计融合，将机电管线支架与钢结构构件统一出图，由加工厂一次加工，减少现场焊接施工及二次返工，提高一次成活率。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
机电与钢结构一体化施工方法，包括：
利用BIM软件建立机电BIM模型，根据管线综合排布规则确定机电管线的三维空间综合排布初步方案，同时建立钢结构BIM模型；
将机电BIM模型与钢结构BIM模型进行初步合模，进行机电工程各专业管线、结构的碰撞检测，调整机电管线综合排布模型；
根据调整好的机电管线综合排布模型，结合钢结构件的位置、形状，进行支吊架样式和布点设计，同时确定支吊架与钢结构件的连接方式，创建支吊架三维模型，完成支吊架的初步设计方案；
利用受力分析计算软件进行三维综合支吊架受力评估，验算其是否符合力学要求，根据受力计算书数据进行三维综合支吊架初步设计方案修改，完成支吊架模型深化；
将支吊架深化模型反馈给钢结构专业，进行钢结构件生产前的深化设计，部分支吊架构件、连接件、安装孔随钢结构件生产时一体加工、焊接、留孔。
上述技术方案中，利用BIM软件同时建立钢结构BIM模型和机电BIM模型，并通过格式转换将钢结构BIM模型和机电BIM模型进行整合、分析和碰撞检测，调整机电管线综合排布模型；然后依据机电管线综合排布模型，结合钢结构件的位置和形状来完成支吊架的初步设计，对初步设计的支吊架进行受力分析，并进行方案修改，完成支吊架模型深化；最后结合支吊架深化模型进行钢结构件深化设计，将可以在钢结构件加工时一同加工的划分到钢结构件中，并随钢结构件生产时一体加工、焊接和留孔。上述技术方案将钢结构深化设计与机电深化设计相融合，将可以与钢结构件一起加工生产的部分随钢结构件一体加工、焊接和留孔，有效减少了现场焊接施工及二次返工，提高了一次成活率。
作为进一步的技术方案，所述方法进一步包括：主体钢结构采用Tekla软件创建三维深化模型，根据主体结构设计要求完成结构节点创建，初步深化完成后导出IFC格式文件；机电工程各专业应用revit、MagiCAD软件建立机电管线的精细化三维信息模型，完成机电管线的初步深化；主体钢结构与机电管线完成初步深化后，在revit平台进行二次整合。
作为进一步的技术方案，将IFC格式的主体钢结构三维模型导入revit平台，与机电管线三维模型进行机电工程各专业管线、结构的碰撞检测。
作为进一步的技术方案，所述方法进一步包括：在完成支吊架模型深化后，将支吊架模型与主体结构进行共平台整合，完善具体连接样式，细化节点。
作为进一步的技术方案，所述方法进一步包括：细化完善机电支吊架节点后，进行节点拆分，将在钢结构件加工时一同加工的划分到钢结构件中，无法一起完成的采用现场安装。
机电工程各专业包括给排水、暖通、电气、动力。
钢结构件包括梁、柱、檩条。
作为进一步的技术方案，对于尺寸截面大、刚度大且不易变形破坏的支吊架，采用与钢结构件一起加工的方式施工。
作为进一步的技术方案，对于尺寸截面小且易变形破坏的支吊架，采用螺栓节点，钢结构件仅加工连接耳板或螺栓孔。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)本发明将钢结构深化设计与机电深化设计相融合，将机电工程支吊架与主体钢结构件进行一体化设计，并对机电支吊架节点进行节点拆分，将可以与钢结构件一起加工生产的节点划分到钢结构件中，随钢结构件一体加工、焊接和留孔，有效减少了机电支吊架的现场焊接施工及二次返工，提高了一次成活率。
2)本发明对于尺寸截面小且易变形破坏的支吊架，可采用螺栓节点的方式进行连接，钢结构件在工厂生产时仅加工连接耳板或螺栓孔，有效避免了小尺寸管线支架在加工厂随钢结构件一体化预制后运输过程中保护难度大的问题。
3)本发明在完成支吊架模型深化后，通过节点拆分将可一体化加工节点拆分出来，随钢结构件在工厂一体化加工，并对尺寸、刚度及变形性能不同的支吊架节点实施不同方式加工，保证一体化加工节点的支吊架的稳定性，并且，通过节点拆分也可尽量减少需高空作业节点的现场施工以及减少对钢结构件破坏性大的支吊架节点的现场施工。
附图说明
图1为机电与钢结构一体化施工方法的流程图。
图2为根据本发明实施例进行一体化施工所涉及的BIM模型模拟、机电支架与深化图纸、支架一体化加工及现场应用情况示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述发实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
机电工程管线专业较多、走线复杂；大跨度钢结构厂房相比由梁柱板构成的钢筋混凝土结构，可供安装支吊架的结构件间隔较大、结构多变、样式复杂；为了加强钢结构厂房机电工程支吊架的稳定度、合理性，同时减少现场加工高空作业的危险性和对钢构件的破坏性，本发明提供一种机电与钢结构一体化施工方法，如图1，包括：
利用BIM软件建立机电BIM模型，根据管线综合排布规则确定机电管线的三维空间综合排布初步方案，同时建立钢结构BIM模型；
将机电BIM模型与钢结构BIM模型进行初步合模，进行机电工程各专业管线、结构的碰撞检测，调整机电管线综合排布模型；
根据调整好的机电管线综合排布模型，结合钢结构件的位置、形状，进行支吊架样式和布点设计，同时确定支吊架与钢结构件的连接方式，创建支吊架三维模型，完成支吊架的初步设计方案；
利用受力分析计算软件进行三维综合支吊架受力评估，验算其是否符合力学要求，根据受力计算书数据进行三维综合支吊架初步设计方案修改，完成支吊架模型深化；
将支吊架深化模型反馈给钢结构专业，进行钢结构件生产前的深化设计，部分支吊架构件、连接件、安装孔随钢结构件生产时一体加工、焊接、留孔。
本发明利用BIM软件同时建立钢结构BIM模型和机电BIM模型，并通过格式转换将钢结构BIM模型和机电BIM模型进行整合、分析和碰撞检测，调整机电管线综合排布模型；然后依据机电管线综合排布模型，结合钢结构件的位置和形状来完成支吊架的初步设计，对初步设计的支吊架进行受力分析，并进行方案修改，完成支吊架模型深化；最后结合支吊架深化模型进行钢结构件深化设计，将可以在钢结构件加工时一同加工的划分到钢结构件中，并随钢结构件生产时一体加工、焊接和留孔。上述技术方案将钢结构深化设计与机电深化设计相融合，将可以与钢结构件一起加工生产的部分随钢结构件一体加工、焊接和留孔，有效减少了现场焊接施工及二次返工，提高了一次成活率。
实施例
本实施例提供一种机电与钢结构一体化施工方法，如图2，包括以下步骤：
1.各个专业初步深化设计
利用BIM软件建立机电工程各专业(给排水、暖通、电气、动力)管线的三维模型，根据管线综合排布规则确定机电管线的三维空间综合排布初步方案。
其中，主体钢结构采用Tekla软件创建三维深化模型，根据主体结构设计要求完成结构节点创建，深化完成后导出IFC格式文件。
机电工程应用revit、MagiCAD软件建立精细化三维信息模型，结合各个专业管线类型综合考虑，统筹排布管线。
2.初步设计共平台整合
主体钢结构与机电工程深化初步完成后，在revit平台进行二次整合。
考虑到当前行业钢结构深化设计主要采用Tekla软件，采用IFC格式导入revit软件与机电管线进行综合碰撞检查。
3.整合基本原则
(1)首先保证结构的安全稳定，与主体结构碰撞位置，首先考虑机电支架调整。主要管线难以调整的，通过结构计算，并且取得设计院认可后可适当调整结构形式。
(2)支架作用于主体结构位置构造节点、支架形式、主体结构均需进行结构计算
4.支架与主体钢结构构件一体化设计
利用受力分析计算软件进行三维综合支吊架受力评估，验算其是否符合力学要求，根据受力计算书数据进行三维综合支吊架初步设计方案修改，完成支吊架模型深化；支吊架模型与主体结构共平台整合完善具体连接样式，细化节点。
5.节点拆分
细化完善机电支吊架节点后，进行节点拆分。可以在钢结构构件加工时一同加工的划分到钢结构构件中，无法一起完成的采用现场安装。
(1)部分支吊架尺寸截面较大，刚度大，不易变形破坏。如消防主管直接，雨水管支架等，可采用与钢结构构件一起加工的方式施工。
(2)部分支吊架尺寸截面小，易变形破坏。如弱电桥架支架、消防支管等，可采用螺栓节点，钢结构构件仅加工连接耳板或螺栓孔。
6.深化落实
节点拆分完成，将相关资料信息提供到钢结构深化设计工程师，进行钢结构的深化设计落实。部分支吊架构件、连接件、安装孔随钢结构件生产时一体加工、焊接、留孔。
机电深化设计工程师根据拆分后的节点连接形式出具相应机电安装深化设计图纸，指导现场安装。
本发明目前更适合于结构形式简单的钢结构与机电工程，如装配式钢结构住宅、单层门式刚架厂房等。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。
Claims (9)
1.机电与钢结构一体化施工方法，其特征在于，包括：
利用BIM软件建立机电BIM模型，根据管线综合排布规则确定机电管线的三维空间综合排布初步方案，同时建立钢结构BIM模型；
将机电BIM模型与钢结构BIM模型进行初步合模，进行机电工程各专业管线、结构的碰撞检测，调整机电管线综合排布模型；
根据调整好的机电管线综合排布模型，结合钢结构件的位置、形状，进行支吊架样式和布点设计，同时确定支吊架与钢结构件的连接方式，创建支吊架三维模型，完成支吊架的初步设计方案；
利用受力分析计算软件进行三维综合支吊架受力评估，验算其是否符合力学要求，根据受力计算书数据进行三维综合支吊架初步设计方案修改，完成支吊架模型深化；
将支吊架深化模型反馈给钢结构专业，进行钢结构件生产前的深化设计，部分支吊架构件、连接件、安装孔随钢结构件生产时一体加工、焊接、留孔。
2.根据权利要求1所述的机电与钢结构一体化施工方法，其特征在于，所述方法进一步包括：主体钢结构采用Tekla软件创建三维深化模型，根据主体结构设计要求完成结构节点创建，初步深化完成后导出IFC格式文件；机电工程各专业应用revit、MagiCAD软件建立机电管线的精细化三维信息模型，完成机电管线的初步深化；主体钢结构与机电管线完成初步深化后，在revit平台进行二次整合。
3.根据权利要求2所述的机电与钢结构一体化施工方法，其特征在于，将IFC格式的主体钢结构三维模型导入revit平台，与机电管线三维模型进行机电工程各专业管线、结构的碰撞检测。
4.根据权利要求1所述的机电与钢结构一体化施工方法，其特征在于，所述方法进一步包括：在完成支吊架模型深化后，将支吊架模型与主体结构进行共平台整合，完善具体连接样式，细化节点。
5.根据权利要求4所述的机电与钢结构一体化施工方法，其特征在于，所述方法进一步包括：细化完善机电支吊架节点后，进行节点拆分，将在钢结构件加工时一同加工的划分到钢结构件中，无法一起完成的采用现场安装。
6.根据权利要求1所述的机电与钢结构一体化施工方法，其特征在于，机电工程各专业包括给排水、暖通、电气、动力。
7.根据权利要求1所述的机电与钢结构一体化施工方法，其特征在于，钢结构件包括梁、柱、檩条。
8.根据权利要求5所述的机电与钢结构一体化施工方法，其特征在于，对于尺寸截面大、刚度大且不易变形破坏的支吊架，采用与钢结构件一起加工的方式施工。
9.根据权利要求5所述的机电与钢结构一体化施工方法，其特征在于，对于尺寸截面小且易变形破坏的支吊架，采用螺栓节点，钢结构件仅加工连接耳板或螺栓孔。
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