CN113557506B - 一种可量化、程序化的建筑施工群塔优化布置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于建筑施工的多塔吊布置方法，包括步骤：通过编程自动从BIM模型中获取建筑轮廓线，设定禁止布置塔吊区域和塔吊基本参数；离散化建筑轮廓线，得到建筑离散化点；将建筑轮廓线向外偏移预设距离，得到塔吊布置轮廓线，离散化所述塔吊布置轮廓线，得到塔吊离散化点；根据禁止布置塔吊区域和塔吊基本参数，删除不可用的塔吊离散化点，得到塔吊可布置点；根据塔吊数量，结合优化算法(如遗传算法、神经网络算法等)，确定塔吊可布置工况。本发明的方法首次提出通过将建筑轮廓线和塔吊布置轮廓线进行离散化，能够量化地计算获得建筑施工过程中的多塔吊可布置工况以及最佳布置工况，该方法简单可靠、耗时短、计算效率高，精确性好。

Description

一种可量化、程序化的建筑施工群塔优化布置方法
技术领域
本发明涉及建筑施工领域，更特别地，涉及一种用于建筑施工的多塔吊布置方法。
背景技术
在建筑施工过程中，很多时候都需要多个塔吊同时作业，塔吊是负责施工场地内物资垂直运输的重要设备，其位置布置严重影响着施工过程的安全和效率。塔吊位置传统的确定方法是根据项目技术负责人凭借经验在建筑施工平面图上大致绘制出可行的布置位置，并反复迭代验算位置是否可行，最终确定一个“差不多”可行的布置方案。传统方法存在难以定量、人工耗时长、效率低、易出错且难以找到最优解等问题。针对传统方法存在的问题，研发一种可量化的、简单可靠、计算效率高的用于建筑施工的多塔吊布置方法具有重要意义。
发明内容
为了解决以上的技术问题，本发明的目的在于提供一种用于建筑施工的多塔吊布置方法，该方法简单可靠，耗时短、计算效率高。
本发明提供的一种用于建筑施工的多塔吊布置方法，包括以下步骤：
通过编程自动从BIM模型中获取建筑轮廓线，设定禁止布置塔吊区域和塔吊基本参数；
离散化建筑轮廓线，得到建筑离散化点；
将建筑轮廓线向外偏移预设距离，得到塔吊布置轮廓线，离散化所述塔吊布置轮廓线，得到塔吊离散化点；
根据禁止布置塔吊区域和塔吊基本参数，删除不可用的塔吊离散化点，得到塔吊可布置点；
根据塔吊数量，结合优化算法(如遗传算法、神经网络算法等)，确定塔吊可布置工况。
通过上述方法，能够量化地计算获得建筑施工过程中的多塔吊可布置工况，在这些工况下，都可以进行塔吊的设置。
进一步地，该方法还包括获得最佳塔吊布置工况，该获得最佳塔吊布置工况为在所有塔吊可布置工况中，选择吊装区域内建筑离散化点最多、且每个吊装区域内的建筑离散化点与塔吊距离最近的塔吊布置工况，其中吊装区域为多塔吊吊臂覆盖的区域。在该最佳塔吊布置工况下，塔吊布置最合理，对于建筑进行操作最容易。通过此方法，能够量化地计算获得筑施工过程中的最佳塔吊布置工况。
进一步地，用向量叉乘算法将所述建筑轮廓线向外偏移预设距离。
进一步地，预设距离为5米，此距离基于建筑整体尺寸而设置。
进一步地，删除不可用的塔吊离散化点包括：删除禁止布置塔吊区域内的塔吊离散化点；用画圈法删除塔吊水平支撑无法搭设点；用塔吊360度旋转迭代算法删除塔吊无法拆卸点。画圈法删除塔吊水平支撑无法搭设点的具体步骤为：以塔吊离散化点为圆心，以塔吊的支撑长度为半径画圆，如果圆内出现有禁止布置塔吊区域，则判断该塔吊离散化点不可用，并删除该点。用塔吊360度旋转迭代算法删除塔吊无法拆卸点的具体步骤为：以塔吊离散化点为圆心，将塔吊前后臂按5度旋转精度进行360度旋转，在这过程中，如果存在有塔臂不与建筑物轮廓线相交的情况，则认为该离散化点可以布置塔吊，否则判断该塔吊离散化点不可用，并删除该点。
进一步地，确定塔吊可布置工况为确定每两个塔吊之间的最小距离不小于所述两个塔吊的塔吊臂的最大长度，使塔吊之间不能碰撞。
进一步地，建筑轮廓线离散化精度为5m。
进一步地，塔吊布置轮廓线离散化精度为5m。
本发明的有益效果
本发明的方法首次提出通过将建筑轮廓线和塔吊布置轮廓线进行离散化，能够量化地计算获得建筑施工过程中的多塔吊可布置工况以及最佳布置工况，该方法简单可靠、耗时短、计算效率高，精确性好。
附图说明
图1示出了最初的建筑平面图，该图绘有建筑轮廓线与禁止布置塔吊区域；
图2示出了建筑施工中的塔吊可布置点及标号；
图3示出了建筑施工中的最佳塔吊布置工况。
具体实施方式
下面结合附图通过具体实施方式对本申请进行进一步说明。
某工程规划住宅区，占地面积9万平方米，计划建设12栋高层住宅，由于场地要求部分区域不能布置塔吊。下面根据建筑施工平面布置图布置6台塔吊。
第一步、数据准备及初始条件
如图1所示，在绘有建筑平面图的CAD格式图中，以多线形式逆时针方向描绘每栋建筑的轮廓线，以粗直线标记出禁止布置塔吊区域，在该区域中不能布置塔吊连接结构支撑或者计划不布置塔吊。其中：塔吊前臂长60m，后臂长15m；塔吊与建筑结构之间的距离为5m；连接塔吊与建筑结构的支撑长度为7m。
第二步、离散化建筑轮廓线
将每栋建筑的轮廓线根据5m精度要求离散化，即离散后的每个点距离不大于5m，得到建筑离散化点。
第三步、获取塔吊布置轮廓线离散化点
采用向量叉乘算法将建筑轮廓线以预设的5m距离向外偏移，然后根据5m精度要求进行离散化，即离散化后每个点之间的距离不小于5m，得到塔吊离散化点。
第四步，获取塔吊可布置点
删除禁止布置塔吊区域内的塔吊离散化点。
用画圈法删除塔吊水平支撑无法搭设点，具体操作步骤为：以塔吊离散化点为圆心，以塔吊的支撑长度7m为半径画圆，如果圆内出现有禁止布置塔吊区域，则判断该塔吊离散化点不可用，并删除该点。
用塔吊360度旋转迭代算法删除塔吊无法拆卸点，具体步骤为：以塔吊离散化点为圆心，将塔吊前后臂按5度旋转精度进行360度旋转，在这过程中，如果存在有塔臂不与建筑物轮廓线相交的情况，则认为该离散化点可以布置塔吊，否则判断该塔吊离散化点不可用，并删除该点。
由此，得到塔吊可布置点，并标号，如图2所示。
第五步，确定塔吊可布置工况
根据塔吊数量6台，在塔吊可布置点中选择塔吊可布置工况，每种塔吊可布置工况为6个塔吊可布置点的组合，主要考虑的限制条件是塔吊之间不能碰撞，即每两个塔吊可布置点之间的最小距离不小于该两个塔吊的塔吊臂长度的较大值。列出塔吊布置工况，检查两个塔吊之间的距离。满足条件的工况数为203项，以下列出前后各10项：
(0,8,14,20,34,40)
(0,8,14,21,32,40)
(0,8,14,21,32,41)
(0,8,14,21,33,40)
(0,8,14,21,33,41)
(0,8,14,21,34,40)
(0,8,14,21,39,40)
(0,8,14,21,39,41)
(0,8,14,22,33,40)
(0,8,14,22,33,41)
…
(7,10,15,21,32,40)
(7,10,15,21,32,41)
(7,10,15,21,33,40)
(7,10,15,21,33,41)
(7,10,15,21,34,40)
(7,10,15,21,39,40)
(7,10,15,21,39,41)
(7,10,15,22,33,40)
(7,10,15,22,33,41)
(7,10,15,22,34,40)
可以根据需要在上述塔吊可布置工况中选择适用的工况进行塔吊布置。
第六步，确定最佳塔吊布置工况
在此基础上，还可确定最佳塔吊布置工况，即在所有塔吊可布置工况中，选择多塔吊吊臂覆盖的吊装区域内建筑离散化点最多，且每个吊装区域内的建筑离散化点与该塔吊距离最近的塔吊可布置工况。在上面203项塔吊可布置工况中进行搜索，得到多塔塔吊布置的最佳工况(0,10,14,22,34,40)，如图3所示，即6个塔吊分别设置在第0号、第10号、第14号、第22号、第34号和第40号塔吊可布置点。各点坐标为P0(41.6,226.5),P10(122.8,199.6),P14(74.3,108.7),P22(130.9,39.7),P34(238.3,45.3),P40(193.7,134.8)。
按照该最佳工况进行塔吊布置。

Claims (8)

1.一种用于建筑施工的多塔吊布置方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
通过编程自动从BIM模型中获取建筑轮廓线，设定禁止布置塔吊区域和塔吊基本参数；
离散化所述建筑轮廓线，得到建筑离散化点；
将所述建筑轮廓线向外偏移预设距离，得到塔吊布置轮廓线，离散化所述塔吊布置轮廓线，得到塔吊离散化点；
根据所述禁止布置塔吊区域和所述塔吊基本参数，删除不可用的塔吊离散化点，得到塔吊可布置点；
根据塔吊数量，结合优化算法，确定塔吊可布置工况。
2.根据权利要求1所述的一种用于建筑施工的多塔吊布置方法，其特征在于，所述方法还包括获得最佳塔吊布置工况，所述获得最佳塔吊布置工况为在所有塔吊可布置工况中，选择吊装区域内建筑离散化点最多、且每个吊装区域内的建筑离散化点与塔吊距离最近的塔吊布置工况。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于建筑施工的多塔吊布置方法，其特征在于，用向量叉乘算法将所述建筑轮廓线向外偏移预设距离。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于建筑施工的多塔吊布置方法，其特征在于，所述预设距离为5米。
5.根据权利要求1或2所述的一种用于建筑施工的多塔吊布置方法，其特征在于，所述删除不可用的塔吊离散化点包括：删除禁止布置塔吊区域内的塔吊离散化点；用画圈法删除塔吊水平支撑无法搭设点；用塔吊360度旋转迭代算法删除塔吊无法拆卸点。
6.根据权利要求1或2所述的一种用于建筑施工的多塔吊布置方法，其特征在于，确定塔吊可布置工况为确定每两个塔吊之间的最小距离不小于所述两个塔吊的塔吊臂的最大长度。
7.根据权利要求1或2所述的一种用于建筑施工的多塔吊布置方法，其特征在于，所述建筑轮廓线离散化精度为5m。
8.根据权利要求1或2所述的一种用于建筑施工的多塔吊布置方法，其特征在于，所述塔吊布置轮廓线离散化精度为5m。
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