CN113505512B - 一种基于bim机电模型的支吊架及其设计方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种基于BIM机电模型的支吊架及其设计方法，其包括第一杆组及分别与第一杆组的两端垂直固定的第二杆组，两组第二杆组的竖直上端部安装有基座；第一杆组上端面的两端均固定有铰接座，各组铰接座上均同轴铰接有第三杆组及第四杆组，第三杆组呈槽钢结构，第四杆组的宽度不大于第三杆组槽口的宽度，第三杆组及第四杆组两者远离铰接座的端部均铰接有固定座；各组固定座及基座上均开孔并插接有螺钉；第一杆组的上端面安装有若干组具有柔性的套环。相对于现有的支吊架固定的结构，本申请中实现了该支吊架的柔性设计，支吊架在储运时占用的空间较小，同一体积的运输空间内能够储运的支吊架数量提升较大，故降低支吊架在运输过程中的运输成本。
Description
技术领域
本申请涉及支吊架的领域，尤其是涉及一种基于BIM机电模型的支吊架及其设计方法。
背景技术
支吊架主要用于电厂汽水管道或锅炉设备、在运行中产生热位移及其设备装置上。根据管道受力情况计算确定的弹簧支吊架工作和热位移要求。支吊架主要可分为四大类；弹簧支吊架、管部支吊架、根部支吊架、附件支吊架。当前机电安装工程中，支吊架的设计安装扮演着重要的角色。
针对上述中的相关技术，发明人认为存在有如下的缺陷：现有的支吊架在设计过程中，支吊架由若干组杆组进行拼装，各组杆组多进行焊接固定，工厂依照管线安装的设计要求进行支吊架的预制，故各组支吊架的结构固定，在大型楼宇的管道安装过程中，需要大批量的支吊架，故现有的结构固定的支架在运输的过程中空间占用较大，故吊支架的运输成本较高，故存在改进的空间。
发明内容
为了对吊支架的机构结构实现优化，降低支吊架在运输过程中的运输成本，本申请提供一种基于BIM机电模型的支吊架及其设计方法。
本申请提供的一种基于BIM机电模型的支吊架及其设计方法采用如下的技术方案：
一种基于BIM机电模型的支吊架，包括第一杆组及分别与第一杆组的两端垂直固定的第二杆组，两组所述第二杆组的竖直上端部安装有基座；所述第一杆组上端面的两端均固定有铰接座，各组所述铰接座上均同轴铰接有第三杆组及第四杆组，所述第三杆组呈槽钢结构，所述第四杆组的宽度不大于所述第三杆组槽口的宽度，所述第三杆组及所述第四杆组两者远离所述铰接座的端部均铰接有固定座；各组所述固定座及所述基座上均开孔并插接有螺钉；所述第一杆组的上端面安装有若干组具有柔性的套环。
通过采用上述技术方案，各组支吊架上的两组第二杆组与第一杆组固定连接，基座固定在第二杆组的竖直上端部，当进行支吊架在屋顶的固定时，各组螺钉贯穿基座，实现该支吊架在屋顶上的初步固定，各组套环的安装便于对各组待进行吊装的管道进行限位；本申请中，在第一杆组的上端面固定有铰接座，第三杆组及第四杆组与铰接座铰接安装，且关于第三杆组及第四杆组的结构设计，第三杆组呈槽钢结构，在储运的过程中，此时第四杆组能够绕铰接座不断转动，故能够将第四杆组向第三杆组的槽口内部转动，此时当进行该种支吊架的储运时，运输人员将第四杆组向第三杆组转动，两组杆子转动至与两组第二杆组共面的位置上，此时相对于现有的支吊架固定的结构，本申请中实现了该支吊架的柔性设计，支吊架在储运时占用的空间较小，同一体积的运输空间内能够储运的支吊架数量提升较大，故降低支吊架在运输过程中的运输成本。
优选的，所述第一杆组的上端面凹设有滑槽，所述滑槽内部插接滑动有滑块，各组所述套环位于所述滑块上，所述第一杆组的一侧竖直端面凹设有与所述滑槽连通的壁槽，各组所述滑块上螺纹连接有贯穿所述壁槽的螺栓，各组所述螺栓与所述第一杆组抵紧。
通过采用上述技术方案，滑槽位于第一杆组的上端面，滑块与滑槽插接滑动，当进行各组管道的安装时，此时滑块沿滑槽不断滑动，当安装现场对于管道的布线走向出现变化时，此时安装人员能够将滑块滑移至滑槽的不同位置上，进而实现了对安装过程的灵活处理，降低了安装过程的施工难度。
优选的，各组所述滑块上竖直贯通开孔，所述套环呈U型，所述套环的两组竖直翼板与所述滑块竖直插接滑动；所述滑块背向设置的两侧端面上螺纹连接有螺栓，各组所述螺栓与所述套环的竖直翼板抵紧。
通过采用上述技术方案，各组套环与滑块插接滑动，当进行各组管道安装时，此时将管道插接入套环内部，将各组螺栓拧紧，此时螺栓的攻入端与套环一侧的竖直翼板抵紧，使各组套环与滑块实现固定连接，上述设置实现了将套环在滑块上的滑动连接，进而能够与不同管径的管道进行安装。
优选的，两组所述第二杆组背向设置的端面上均铰接有伸缩杆，所述伸缩杆远离铰接轴的端部铰接有固定座，所述固定座上均开孔并插接有螺钉。
通过采用上述技术方案，各组伸缩杆位于两组第二杆组背向设置的端面上，伸缩杆与第二杆组铰接，当进行该支吊架的储运时，此时支吊架处于压缩状态，支吊架的整体空间占用较小；同时在进行支吊架的安装时，两侧的各组伸缩杆的上端部均铰接有固定座，螺钉贯穿固定座后与屋顶连接，上述设置实现了该支吊架的结构强度，对于大尺寸大重量的管道的吊装稳定性提升。
优选的，所述第一杆组与两侧各组第二杆组的连接处均铺设有上下分布的两组不锈钢角铁，各组所述不锈钢角铁与两侧的所述第二杆组螺钉连接。
通过采用上述技术方案，各组不锈钢角铁对第一杆组及第二杆组之间进行连接，各组不锈钢角铁上贯穿有螺钉，各组螺钉将不锈钢角铁进行固定，上述设置进一步提升了第二杆组与第一杆组之间的连接强度，第一杆组及第二杆组之间不易发生开裂，对于重量较大的管道，上述设置提升了各组管道安装后的安全性。
一种基于BIM机电模型的支吊架及其设计方法，其特征在于：
（1）设计完毕的支吊架借助三维立体扫描设备进行扫描，获取支吊架的三维模型；制作BIM机电模型需要调用的各类支吊架的Revit族文件，将支吊架的三维模型导入基于BIM机电模型建立的数据库中；
（2）对于待进行安装的管道数量及重量进行设置，并依照屋面的尺寸输入各组支吊架之间的分布距离，此时BIM机电模型数据库对扫描的支吊架三维模型进行有限元分析，分析每一组支吊架的受力情况；
（3）BIM机电模型对分析后的支吊架三维模型进行各部件的力学性能评估，对于第一杆组的弯曲正应力、剪应力、最大挠度，其中包括对各组部件的参数修正；
（4）针对导出的支吊架评估结果，设计人员对各组部件的设计参数进行二次优化，形成最终的支吊架结构数据。
通过采用上述技术方案，对于设计完毕的支吊架模型，此时三维成型装置对其进行扫描，形成该支吊架的三维数值化模型，获取的模型便于对该支吊架进行分析；此时制作BIM机电模型需要调用的各类支吊架的Revit族文件，此时BIM机电模型对该三维数字化模型进行分析，对于吊支架中各组构件的结构强度进行分析并作出生成评估结果，对于部分构件的结构缺陷或参数不达标情况，设计人员能够依照该评估结果进行二次优化，进而实现了对支吊架的修正，此时支吊架不仅能够满足对各组管道吊装的结构强度要求，同时尽量节省了支吊架的用材成本，提升了经济性。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.本申请中，在第一杆组的上端面固定有铰接座，第三杆组及第四杆组与铰接座铰接安装，且关于第三杆组及第四杆组的结构设计，第三杆组呈槽钢结构，在储运的过程中，此时第四杆组能够绕铰接座不断转动，故能够将第四杆组向第三杆组的槽口内部转动，此时当进行该种支吊架的储运时，运输人员将第四杆组向第三杆组转动，两组杆子转动至与两组第二杆组共面的位置上，此时相对于现有的支吊架固定的结构，本申请中实现了该支吊架的柔性设置，支吊架在储运时占用的空间较小，同一体积的运输空间内能够储运的支吊架数量提升较大，故降低支吊架在运输过程中的运输成本；
2.滑槽位于第一杆组的上端面，滑块与滑槽插接滑动，当进行各组管道的安装时，此时滑块沿滑槽不断滑动，当安装现场对于管道的布线走向出现变化时，此时安装人员能够将滑块滑移至滑槽的不同位置上，进而实现了对安装过程的灵活处理，降低了安装过程的施工难度；各组套环与滑块插接滑动，当进行各组管道安装时，此时将管道插接入套环内部，将各组螺栓拧紧，此时螺栓的攻入端与套环一侧的竖直翼板抵紧，使各组套环与滑块实现固定连接，上述设置实现了将套环在滑块上的滑动连接，进而能够与不同管径的管道进行安装；
3.对于设计完毕的支吊架模型，此时三维成型装置对其进行扫描，形成该支吊架的三维数值化模型，获取的模型便于对该支吊架进行分析；此时制作BIM机电模型需要调用的各类支吊架的Revit族文件，此时BIM机电模型对该三维数字化模型进行分析，对于吊支架中各组构件的结构强度进行分析并作出生成评估结果，对于部分构件的结构缺陷或参数不达标情况，设计人员能够依照该评估结果进行二次优化，进而实现了对支吊架的修正，此时支吊架不仅能够满足对各组管道吊装的结构强度要求，同时尽量节省了支吊架的用材成本，提升了经济性。
附图说明
图1是本申请各组支吊架及管道的装配图；
图2是图1中A处的放大图；
图3是图1中B处的放大图；
图4是本申请中进行安装时的整体结构示意图。
附图标记说明：1、第一杆组；11、铰接座；12、滑槽；13、滑块；14、壁槽；141、螺栓；2、第二杆组；21、基座；3、第三杆组；4、第四杆组；5、固定座；51、螺钉；6、套环；7、伸缩杆；8、不锈钢角铁；9、管道；10、屋顶。
具体实施方式
以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种基于BIM机电模型的支吊架及其设计方法。
参照图1及图4，该种基于BIM机电模型的支吊架包括第一杆组1及分别与第一杆组1的两端垂直固定的第二杆组2，第一杆组1及两组第二杆组2为方管材质，各组第二杆组2分别位于第一杆组1的两端。各组支吊架间安装有若干组管道9，管道9内部进行输液输气等。第一杆组1的长度依照待进行吊装的管道9数量进行确定，屋顶10水平设置，第二杆组2的长度依照待吊装位置的屋顶10高度进行确定。
参照图1及图2，第一杆组1上端面的两端均固定有铰接座11，各组铰接座11上均同轴铰接有第三杆组3及第四杆组4，第三杆组3呈槽钢结构，第三杆组3的槽口朝向第四杆组4的一侧，第四杆组4的宽度不大于第三杆组3槽口的宽度，第三杆组3及第四杆组4两者远离铰接座11的端部均铰接有固定座5；两组第二杆组2的竖直上端部铰接有基座21；各组固定座5及基座21上均开孔并插接有螺钉51，螺钉51为膨胀结构。第一杆组1与两侧各组第二杆组2的连接处均铺设有两组上下分布的不锈钢角铁8，各组不锈钢角铁8与两侧的第二杆组2通过螺钉51进行连接。
第一杆组1的上端面凹设有滑槽12，滑槽12贯通第一杆组1的上下端面，滑槽12的延伸方向平行于第一杆组1的方向。滑槽12内部插接滑动有若干组滑块13，各组滑块13朝向滑槽12两侧内壁的竖直端面与滑槽12两侧的内壁间隙配合。
第一杆组1的上端面安装有若干组具有柔性的套环6，各组滑块13上竖直贯通开设有两组开孔，各组开孔垂直于滑块13的上端面。套环6呈U型，套环6U型段的圆弧内径与待安装的管道9外形相配合。套环6的两组竖直翼板与滑块13上的开孔竖直插接滑动；滑块13背向设置的两侧端面上螺纹连接有外六角结构的螺栓141，各组螺栓141与套环6的竖直翼板抵紧。第一杆组1的一侧竖直端面凹设有与滑槽12连通的壁槽14，各组滑块13上螺纹连接有贯穿壁槽14的外六角结构的螺栓141，各组螺栓141与第一杆组1的竖直端面抵紧，进而实现了各组滑块13在第一杆组1上的固定。
参照图1及图3，两组第二杆组2背向设置的端面上均铰接有伸缩杆7，伸缩杆7远离其铰接轴的端部铰接有固定座5，固定座5上均开孔并插接有螺钉51，螺钉51为膨胀结构。
一种基于BIM机电模型的支吊架及其设计方法，其特征在于：
（1）设计完毕的支吊架借助三维立体扫描设备进行扫描，获取支吊架的三维模型；制作BIM机电模型需要调用的各类支吊架的Revit族文件，将支吊架的三维模型导入基于BIM机电模型建立的数据库中；
（2）对于待进行安装的管道9数量及重量进行设置，并依照屋面的尺寸输入各组支吊架之间的分布距离，此时BIM机电模型数据库对扫描的支吊架三维模型进行有限元分析，分析每一组支吊架的受力情况；
（3）BIM机电模型对分析后的支吊架三维模型进行各部件的力学性能评估，对于第一杆组1的弯曲正应力、剪应力、最大挠度，其中包括对各组部件的参数修正；
（4）针对导出的支吊架评估结果，设计人员对各组部件的设计参数进行二次优化，形成最终的支吊架结构数据。
本申请实施例的一种基于BIM机电模型的支吊架及其设计方法的实施原理为：
参照图1及图4，当进行各组管道9在屋顶10上吊装前，设计人员对该种支吊架进行预制，当完成对该种支吊架的打样后，借助三维立体扫描设备对该支吊架进行三维数据的扫描成型，并进行三维模型的存储。
此时设计人员对BIM机电模型中的各组Revit族文件进行调用，此时将该扫描后的三维模型导入基于BIM机电模型建立的数据库中；此时设计人员依照待吊装的管道9数量及重量进行设置，并依照屋面的尺寸输入各组支吊架之间的分布距离，此时BIM机电模型数据库对扫描的支吊架三维模型进行有限元分析，分析每一组支吊架的受力情况，获取各组部件的弯曲正应力、剪应力、最大挠度。BIM机电模型对分析后的支吊架三维模型进行各部件的力学性能评估，对于第一杆组1的弯曲应力，其中包括对各组部件的参数修正；针对导出的支吊架评估结果，设计人员对各组部件的设计参数进行二次优化及选材，形成最终的支吊架结构数据。设计人员依照修正后的支吊架数量向工厂进行各组支吊架的批量预制。
当各组支吊架在工厂完成预制后，向待安装的施工场地进行运输，此时各组伸缩杆7处于收纳状态，第四杆组4向第三杆组3内部转动，故该支吊架整体的占地空间较小，在固定的储运空间内，一次运输能够装载的支吊架数量得到较大的提升，故降低了支吊架的运输费用。
在具体的安装过程中，首先依照屋顶10的尺寸进行各组支吊架安装位置的划定，屋顶10借助钻机进行开孔；此时借助升降台进行各组支吊架在屋顶10上的安装，借助各组螺钉51，螺钉51贯穿各组基座21，进行支吊架的屋顶10上的固定，同时将第三杆组3与第四杆组4分离，将伸缩杆7进行拉伸，将各组螺钉51贯穿端部的固定座5，此时各组第三杆组3、第四杆组4及伸缩杆7均与屋顶10固定连接。
进行各组管道9的安装，依照管道9管径的尺寸进行各组套环6的设置，先将各组管道9插接入套环6内部，此时将各组螺栓141进行固定，使螺栓141与套环6两侧的竖直翼板抵紧；依照管道9的走线，调整各组滑块13在滑槽12内部的位置，将各组壁槽14内部的螺栓141拧紧，进而使各组滑块13固定在滑槽12的一定位置上。参照上述过程，完成对各组管道9在屋顶10上的吊装作业。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种基于BIM机电模型的支吊架，其特征在于：包括第一杆组(1)及分别与第一杆组(1)的两端垂直固定的第二杆组(2)，两组所述第二杆组(2)的竖直上端部安装有基座(21)；所述第一杆组(1)上端面的两端均固定有铰接座(11)，各组所述铰接座(11)上均同轴铰接有第三杆组(3)及第四杆组(4)，所述第三杆组(3)呈槽钢结构，所述第四杆组(4)的宽度不大于所述第三杆组(3)槽口的宽度，所述第三杆组(3)及所述第四杆组(4)两者远离所述铰接座(11)的端部均铰接有固定座(5)；各组所述固定座(5)及所述基座(21)上均开孔并插接有螺钉(51)；所述第一杆组(1)的上端面安装有若干组具有柔性的套环(6)；储运的过程，将第四杆组(4)向第三杆组(3)转动，两组杆子转动至与两组第二杆组(2)共面的位置上；
所述第一杆组(1)的上端面凹设有滑槽(12)，所述滑槽(12)内部插接滑动有滑块(13)，各组所述套环(6)位于所述滑块(13)上，所述第一杆组(1)的一侧竖直端面凹设有与所述滑槽(12)连通的壁槽(14)，各组所述滑块(13)上螺纹连接有贯穿所述壁槽(14)的螺栓(141)，各组所述螺栓(141)与所述第一杆组(1)抵紧；
各组所述滑块(13)上竖直贯通开孔，所述套环(6)呈U型，所述套环(6)的两组竖直翼板与所述滑块(13)竖直插接滑动；所述滑块(13)背向设置的两侧端面上螺纹连接有螺栓(141)，各组所述螺栓(141)与所述套环(6)的竖直翼板抵紧；
两组所述第二杆组(2)背向设置的端面上均铰接有伸缩杆(7)，所述伸缩杆(7)远离铰接轴的端部铰接有固定座(5)，所述固定座(5)上均开孔并插接有螺钉(51)；
所述第一杆组(1)与两侧各组第二杆组(2)的连接处均铺设有上下分布的两组不锈钢角铁(8)，各组所述不锈钢角铁(8)与两侧的所述第二杆组(2)螺钉连接。
2.一种基于权利要求1所述的BIM机电模型的支吊架的设计方法，其特征在于：
（1）设计完毕的如权利要求1所述的支吊架借助三维立体扫描设备进行扫描，获取支吊架的三维模型；制作BIM机电模型需要调用的各类支吊架的Revit族文件，将支吊架的三维模型导入基于BIM机电模型建立的数据库中；
（2）对于待进行安装的管道数量及重量进行设置，并依照屋面的尺寸输入各组支吊架之间的分布距离，此时BIM机电模型数据库对扫描的支吊架三维模型进行有限元分析，分析每一组支吊架的受力情况；
（3）BIM机电模型对分析后的支吊架三维模型进行各部件的力学性能评估，对于第一杆组(1)的弯曲正应力、剪应力、最大挠度，其中包括对各组部件的参数修正；
（3）针对导出的支吊架评估结果，设计人员对各组部件的设计参数进行二次优化，形成最终的支吊架结构数据。
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2021
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