CN116956419B - 一种装配式高层管井管道模块设计及建造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种装配式高层管井管道模块设计及建造方法，属于装配式模型设计技术领域，首先对管井管道组构件、固定支架构件、连接支架构件、承重支架构件以及加固框架进行理论设计以及连接组合设计，然后对组合完成的构件整体进行吊运设计，然后基于理论设计进行装配式高层管井管道模块建模设计，最后利用BIM软件输出图纸，交付施工。本发明通过利用BIM技术结合工程项目建设施工技术需求，设计了装配式高层管井管道模块及建造安装方法，模块化的安装方式提高了建造作业效率，可重复使用的加固框架降低了原材料消耗，整体装配的布设方法减少了施工安全隐患并缩短了危险作业周期。
Description
技术领域
本发明属于装配式模型设计技术领域，尤其涉及一种装配式高层管井管道模块设计及建造方法。
背景技术
随着社会科技水平进步、核心技术创新突破，超高层、大规模写字楼、大型商业综合体的规划建造越来越多，该类建造多规划于城市的标志性核心地带，该地带对城市经济发展的聚集、辐射和示范作用显著。但该类建筑受制于其建筑布局，竖向管井多设置于狭窄、临边、局促位置，安装作业过程危险、困难、耗时长且技术要求高。在我国该类管井的施工生产多以传统模式为主，其建造方法为：在待安装部位实地测量后，于加工厂制作支架并固定于建筑物上，而后通过临时设置的简易吊装吊点，将管道逐一吊装固定于支架上，该方法仅在少数建造环节上对新技术、新工艺进行了应用，仍属于落后的粗放式劳动密集型生产方式。针对现阶段管井管道建造作业效率低、原材料消耗大、劳动安全不可控制与作业危险周期长等现状，顺应当前建筑领域倡导的“节能减碳”、“绿色环保”要求，本发明设计了一种装配式高层管井管道模块设计及建造方法。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种装配式高层管井管道模块设计及建造方法，解决了高层管井管道建造作业效率低、原材料消耗大、劳动安全不可控制与作业危险周期长等问题。
本发明通过以下技术手段实现上述技术目的。
一种装配式高层管井管道模块设计及建造方法，包括如下过程：
步骤1：管井管道组构件设计；
步骤2：固定支架构件设计；
步骤3：连接支架A、连接支架B构件设计；
步骤4：承重支架构件设计；
步骤5：加固框架构件设计；
步骤6：进行步骤1至5中所述各构件的连接组合设计；
步骤7：对步骤6组装完成的多个模块进行吊运设计；
步骤8：基于步骤1至7的理论设计，进行装配式高层管井管道模块建模设计；
步骤9：对装配式高层管井管道模块模型进行参数绑定，实现自动化调整；
步骤10：利用BIM软件输出图纸，交付施工。
进一步地，所述步骤1的具体过程为：首先根据输送液体工作压力及温度选定管井管道组中管道材质，然后根据输送液体流量及流速选定管道管径，然后根据楼层高度选定管道长度，然后按照管道根数需求选定管组，明确每个管组中管道个数；
其中，管道管径通过下式计算得到：
式中：为管道直径，/>为液体流量，/>为液体流速。
进一步地，所述步骤2中，固定支架包括扁卡箍、木托、槽钢A、钢板A、锚栓A、螺栓A；首先根据管井管道组包含的管道个数以及管道管径确定木托、扁卡箍及螺栓A的个数和型号；然后根据管井水平向宽度及水平向深度确定槽钢A选用型号、制作宽度及深度；锚栓A对称布置于槽钢A两侧，并根据管道个数、管道管径及槽钢A选用型号确定锚栓A选用型号；钢板A对称布置于槽钢A两侧，并根据槽钢A及锚栓A选用型号确定钢板A选用型号；每个扁卡箍与木托使用螺栓A紧固在槽钢A上，槽钢A与钢板A使用焊接牢固连接，每个钢板A使用锚栓A固定于建筑结构上。
进一步地，所述步骤3中，连接支架A、连接支架B均包括角钢、圆卡箍，首先根据管井管道组包含的管道个数和管道管径确定角钢的长度和型号，根据管井管道组包含的管道个数和管道管径确定圆卡箍个数和型号，角钢与圆卡箍使用圆卡箍自带螺栓连接。
进一步地，所述步骤4中，承重支架包括槽钢B、钢板B、锚栓B、槽钢C、钢板C、锚栓C、管箍、翼板、钢板D、螺栓B、合板、螺栓C；首先根据管井管道组包含的管道个数和管道管径确定管箍、合板、翼板及螺栓C的个数和型号，管箍为2个半圆结构，每个半圆结构的两边各与1个合板焊接，合板与装配式高层管井管道模块正向成45°并使用螺栓C合拢并夹紧管道，翼板焊接于管箍中部偏45°位置；
根据管井管道组包含的管道个数、管径及槽钢B型号确定钢板D、螺栓B个数和型号，2个钢板D分别置于管道两侧，每个钢板D两侧均使用螺栓B与槽钢B连接紧固，钢板D中部与翼板焊接牢固；
根据管井管道组包含的管道个数、管径、管井水平向宽度及水平向深度确定槽钢B选用型号、制作宽度及深度；根据管井管道组包含的管道个数、管径及槽钢B型号确定锚栓B型号；根据槽钢B和锚栓B型号确定钢板B型号，2个钢板B分别置于槽钢B两侧，每个钢板B中部与槽钢B焊接牢固，每个钢板B两侧均使用锚栓B固定于建筑结构上；
根据管井竖直向可稳固生根位置确定槽钢C制作长度；根据管井管道组包含的管道个数、管径及槽钢B型号确定槽钢C型号，2个槽钢C分别置于槽钢B两侧，并与槽钢B采用焊接方式连接；根据管井管道组包含的管道个数、管径及槽钢C型号确定锚栓C型号；根据槽钢C和锚栓C型号确定钢板C型号，2个钢板C分别置于槽钢B两侧，每个钢板C中部与槽钢C焊接牢固，每个钢板C两侧均使用锚栓C固定于建筑结构上。
进一步地，所述步骤5中，加固框架包括槽钢D、吊耳、连接件、槽钢E，首先根据槽钢A及槽钢B型号确定槽钢D和槽钢E的型号，根据固定支架布置位置以及承重支架布置位置的间距确定槽钢D长度，根据槽钢A制作宽度及槽钢B制作宽度确定槽钢E长度；槽钢D分别置于装配式高层管井管道模块两侧，槽钢E分别依次置于2个槽钢D内侧中部空间的上部、中部、下部，槽钢D与槽钢E焊接连接；
根据管井管道组包含的管道个数、管径、槽钢A、槽钢B及槽钢D型号确定吊耳和连接件型号，吊耳和连接件成组配套装设，分别布设于槽钢D与槽钢E焊接点的槽钢D外侧，吊耳通过锚栓或焊接的方式连接于槽钢D上，连接件用于连接吊运钢索与吊耳。
进一步地，所述步骤6的具体过程为：将木托套至管井管道组所含各管道上部，通过紧固螺栓A使管井管道组与固定支架连接牢固；将圆卡箍套至管井管道组所含各管道开设支管处上下部，通过紧固圆卡箍自带螺栓使管井管道组与连接支架A、连接支架B连接牢固；
将管箍套至管井管道组所含各管道下部，通过紧固螺栓C使管井管道组与承重支架连接牢固；将槽钢D置于槽钢A与槽钢B之间，使用焊接的方式将接触部位焊接牢固，完成加固框架与固定支架以及承重支架的组合；经过以上安装顺序完成装配式高层管井管道模块各构件组合设计。
进一步地，所述步骤7的具体过程为：吊运时，首先吊运1号模块，将1号模块的加固框架的连接件连接吊运钢索，将吊运钢索捆扎于起重吊钩上，利用起重设备进行吊运；先将1号模块吊运至需安装位置附近，稳定后检查吊运情况；检查合格后吊运1号模块二次就位，将固定支架的锚栓A紧固于附着结构A，将承重支架的锚栓B和锚栓C紧固于附着结构B；紧固完成立即复核紧固情况，合格后缓慢降低起重吊钩至固定支架高度，然后切割加固框架的槽钢D与固定支架的槽钢A的接触面、切割加固框架的槽钢D与承重支架的槽钢B的接触面，切割完成后将加固框架吊运至地面，供后续重复使用；按照同样的方法继续吊运其余模块，并保证模块结合处预留有焊接对口间隙，相邻模块之间焊接连接。
进一步地，所述步骤8的具体过程为：查询国标文件并提取建立装配式高层管井管道模块BIM族组成构件所需部件的型号、规格及外形尺寸的参数信息，建立包含所提取的参数信息的各部件对应的参数对照表CSV文件；
基于Autodesk Revit，利用公制常规族样板文件创建新族，即构件族，将参数对照表CSV文件导入对应各构件族，赋予各构件族外形控制约束取值公式：size_lookup(参数对照表，“数值”，预设值，型号)，完成管井管道组、固定支架、承重支架、连接支架A、连接支架B及加固框架所需各部件BIM族的创建；
基于Autodesk Revit，利用公制常规族样板文件创建新族，将各部件BIM族载入该新族，然后拼装管井管道组模型、固定支架模型、连接支架A模型、连接支架B模型、承重支架模型、加固框架模型；最后利用基于面的公制常规族样板文件创建新族，将各模型载入并按设计需求组合拼装，完成装配式高层管井管道模块模型的创建。
进一步地，所述步骤9的具体过程为：在装配式高层管井管道模块模型内新建族参数型号，在管井管道组、固定支架、承重支架、连接支架A、连接支架B及加固框架各构件模型内新建族参数型号；然后将组成各构件的各部件外形、尺寸、产品信息族参数绑定于对应构件族参数型号，将各构件族参数型号绑定于装配式高层管井管道模块模型族参数型号。
本发明具有如下有益效果：
本发明通过利用BIM技术结合工程项目建设施工技术需求，设计了装配式高层管井管道模块及建造安装方法，较现有高层管井管道安装方法，模块化的安装方式提高了建造作业效率，可重复使用的加固框架降低了原材料消耗，整体装配的布设方法减少了施工安全隐患并缩短了危险作业周期，以建筑装配工业化建造技术手段解决工程建设实际问题，符合现场实施技术需要，充分满足建筑业技术发展的效能提升需求。
附图说明
图1为装配式高层管井管道模块设计及建造方法流程图；
图2为单个装配式高层管井管道模块与附着结构安装示意图；
图3为装配式高层管井管道模块对接示意图；
图4为装配式高层管井管道模块吊运示意图；
图5为装配式高层管井管道模块分解示意图；
图6为固定支架设计示意图；
图7为连接支架A、连接支架B设计示意图；
图8为承重支架设计示意图；
图9为加固框架设计示意图；
图10为装配式高层管井管道模块与建筑结构安装示意图。
图中；1-管井管道组；2-固定支架；3-承重支架；4-连接支架A；5-连接支架B；6-附着结构A；7-附着结构B；8-1号模块；9-2号模块；10-模块结合处；11-槽钢E；12-加固框架；13-吊运钢索；14-起重吊钩；15-扁卡箍；16-木托；17-槽钢A；18-钢板A；19-锚栓A；20-螺栓A；21-角钢；22-圆卡箍；23-槽钢B；24-钢板B；25-锚栓B；26-槽钢C；27-钢板C；28-锚栓C；29-管箍；30-翼板；31-钢板D；32-螺栓B；33-合板；34-螺栓C；35-槽钢D；36-吊耳。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
上述装配式高层管井管道模块的设计及建造方法如图1所示，包括如下过程：
步骤1：管井管道组1构件理论设计；
根据输送液体工作压力及温度选定管井管道组1中管道材质，针对不同的管道系统，选用管道材质及连接方式如下表1所示，同时，为保证模块吊运时整体稳固，选用管道还应具备足够的强度；
表1 管道材质及连接方式对应表
然后，根据输送液体流量及流速，利用下式计算并选定管道管径：
式中：为管道直径，/>为液体流量，/>为液体流速；其中，液体流速根据管道所属系统不同，限制范围如下表2所示：
表2 管道系统与流速限制对应表
管道管径选用均选用限制范围上限值，且需满足输送流量与管道管径对应关系，具体如表3所示：
表3 各管道系统管道管径与流量对应关系表
然后根据楼层高度选定管道长度，保证管道长度与楼层高度相同；然后按照管道根数需求选定管组，明确每个管组中管道个数，管组内每根管道均需满足表1及表3要求，至此完成装配式高层管井管道模块中的管井管道组1构件设计。
步骤2：固定支架2构件理论设计；
固定支架2布置于装配式高层管井管道模块上部，用于承载装配式高层管井管道模块受内部流体扰动产生的水平向作用力，防止其安装完成后产生水平位移；
如图6所示，固定支架2包括扁卡箍15、木托16、槽钢A17、钢板A18、锚栓A19、螺栓A20；首先根据管井管道组1包含的管道个数以及管道管径，确定木托16、扁卡箍15及螺栓A20的个数和型号；然后根据管井水平向宽度及水平向深度，确定槽钢A17选用型号、制作宽度及深度；锚栓A19对称布置于槽钢A17两侧，每侧3个，共12个，并根据管道个数、管道管径及槽钢A17选用型号确定锚栓A19选用型号；钢板A18对称布置于槽钢A17两侧，每侧1个，共2个，并根据槽钢A17及锚栓A19选用型号确定钢板A18选用型号；每个扁卡箍15与木托16使用2个螺栓A20紧固在槽钢A17上，实际安装中，槽钢A17使用焊接方式牢固连接水平径向和水平轴向部分，实现管井管道模块与建筑结构的安装固定；槽钢A17与钢板A18使用焊接牢固连接，每个钢板A18使用6个对称布置的锚栓A19固定于建筑结构上。
步骤3：基于BIM软件进行连接支架A4、连接支架B5构件理论设计；
连接支架A4、连接支架B5分别布置于装配式高层管井管道模块中开设楼层内支管上下部，用于增强装配式高层管井管道模块中管道的整体性，补强因开设支管损失的管道强度，防止其在吊运及安装过程中管道发生破坏；
如图7所示，连接支架A4、连接支架B5均包括角钢21、圆卡箍22；根据管井管道组1包含的管道个数和管道管径确定角钢21的长度和型号；根据管井管道组1包含的管道个数和管道管径确定圆卡箍22个数和型号；角钢21与圆卡箍22使用圆卡箍自带螺栓连接。
步骤4：承重支架3构件理论设计；
承重支架3布置于装配式高层管井管道模块下部，用于承载装配式高层管井管道模块受重力产生的竖直向作用力，防止其在安装完成后产生竖直位移；
如图8所示，承重支架3包括槽钢B23、钢板B24、锚栓B25、槽钢C26、钢板C27、锚栓C28、管箍29、翼板30、钢板D31、螺栓B32、合板33、螺栓C34；首先根据管井管道组1包含的管道个数和管道管径确定管箍29、合板33、翼板30及螺栓C34的个数和型号，每根管道配备1个管箍29、4个合板33、4个螺栓C34、2个翼板30，其中，管箍29为2个半圆结构，每个半圆结构的两边各与1个合板33焊接，合板33与装配式高层管井管道模块正向成45°并使用2组每组2个螺栓C34合拢并夹紧管道，2个翼板30焊接于管箍29中部偏45°位置；
根据管井管道组1包含的管道个数、管径及槽钢B23型号确定钢板D31、螺栓B32个数和型号，其中每根管道配备2个钢板D31、4个螺栓B32，2个钢板D31分别置于管道两侧，每个钢板D31两侧各使用1个螺栓B32与槽钢B23连接紧固，钢板D31中部与翼板30焊接牢固；
根据管井管道组1包含的管道个数、管径、管井水平向宽度及水平向深度确定槽钢B23选用型号、制作宽度及深度，实际安装中，槽钢B23制作采用焊接方式牢固连接水平径向和水平轴向部分；根据管井管道组1包含的管道个数、管径及槽钢B23型号确定锚栓B25型号；根据槽钢B23和锚栓B25型号确定钢板B24型号，2个钢板B24分别置于槽钢B23两侧，每个钢板B24中部与槽钢B23焊接牢固，每个钢板B24两侧各使用3个锚栓B25固定于建筑结构上；
根据管井竖直向可稳固生根位置确定槽钢C26制作长度；根据管井管道组1包含的管道个数、管径及槽钢B23型号确定槽钢C26型号，2个槽钢C26分别置于槽钢B23两侧，并与槽钢B23采用焊接方式牢固连接；根据管井管道组1包含的管道个数、管径及槽钢C26型号确定锚栓C28型号；根据槽钢C26和锚栓C28型号确定钢板C27型号，2个钢板C27分别置于槽钢B23两侧，每个钢板C27中部与槽钢C26焊接牢固，每个钢板C27两侧各使用3个锚栓C28固定于建筑结构上。
步骤5：加固框架12构件理论设计；
加固框架12布置于装配式高层管井管道模块内侧，用于承载装配式高层管井管道模块吊运过程的提升拉力及受重力影响产生的竖向拉力，提升吊运及安装过程中装配式高层管井管道模块自身的强度、刚度、整体性及稳固性，同时防止装配式高层管井管道模块在吊运及安装过程发生破坏；
如图9所示，加固框架12构件包括槽钢D35、吊耳36、连接件、槽钢E11；根据步骤2所述槽钢A17及步骤4所述槽钢B23型号确定槽钢D35和槽钢E11的型号，槽钢D35长度根据步骤2所述固定支架2布置位置以及步骤4所述承重支架3布置位置的间距确定，槽钢E11长度根据步骤2所述槽钢A17制作宽度及步骤4所述槽钢B23制作宽度确定；槽钢D35个数为2个，分别置于装配式高层管井管道模块两侧，槽钢E11个数为3个，分别依次置于2个槽钢D35内侧中部空间的上部、中部、下部，槽钢D35与槽钢E11采用焊接的方式牢固连接；
根据管井管道组1包含的管道个数、管径、槽钢A17、槽钢B23及槽钢D35型号确定吊耳36和连接件型号，6个吊耳36和6个连接件成组配套装设，6组分别布设于2个槽钢D35外侧，即布设部位为槽钢D35与槽钢E11焊接点的槽钢D35外侧，吊耳36通过锚栓或焊接的方式牢固连接于槽钢D35上，连接件用于连接吊运钢索13与吊耳36。
上述固定支架2、连接支架A4、连接支架B5、承重支架3、加固框架12加工应符合如下要求：
（1）型钢要保证表面油渍、漆污、水泥浆和用锤敲击能剥落的浮皮、铁锈等均应及时清理干净；型钢表面应平直、无局部折行；（2）槽钢及角钢下料长度应按照设计确定，各节长度不大于4m，号料时按工艺规定和方向取料；（3）每段槽钢连接后尺寸和角度必须满足设计要求；（4）槽钢下料应采用机械加工，不得采用热切割；（5）节点焊接长度大于40mm，应采用双面对称施焊；（6）焊接部位不得有假焊、漏焊，焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷；（7）螺栓连接面板间应紧密贴实；（8）每个部件、构件在制作加工完成后，对其尺寸进行严格复查、复查无误填写实测记录后，交下道工序施工。
步骤6：完成步骤1至5中所述各构件的连接组合设计；
将步骤2所述固定支架2的木托16套至管井管道组1所含各管道上部，通过紧固步骤2所述螺栓A20使管井管道组1与固定支架2连接牢固，完成步骤2所述固定支架2与步骤1所述管井管道组1的组合；
将步骤3所述连接支架A4、连接支架B5的圆卡箍22套至管井管道组1所含各管道开设支管处上下部，通过紧固圆卡箍22自带螺栓使管井管道组1与连接支架A4、连接支架B5连接牢固，完成步骤3所述连接支架A4、连接支架B5与步骤1所述管井管道组1的组合；
将步骤4所述承重支架3的管箍29套至管井管道组1所含各管道下部，通过紧固步骤4所述螺栓C34使管井管道组1与承重支架3连接牢固，完成步骤4所述承重支架3与步骤1所述管井管道组1的组合；
将步骤5所述加固框架12的槽钢D35置于步骤2所述固定支架2的槽钢A17与步骤4所述承重支架3的槽钢B23之间，使用焊接的方式将接触部位焊接牢固，完成步骤5所述加固框架12与步骤2所述固定支架2以及步骤4所述承重支架3的组合；
经过以上安装顺序完成装配式高层管井管道模块各构件组合设计。
步骤7：对步骤6组装完成的多个构件整体（以下简称模块）进行吊运设计；
如图4所示，吊运时，首先吊运1号模块8，将1号模块8加固框架12的连接件连接吊运钢索13，将吊运钢索13牢固捆扎于起重吊钩14上，利用起重设备进行吊运；
先将1号模块8吊运至需安装位置附近，待稳定后检查吊运情况，并复查包括附着结构A6、附着结构B7（附着结构A6、附着结构B7为用于固定的建筑结构，非装配式高层管井管道模块本身）在内的建筑结构情况及其与固定支架2、承重支架3贴合程度；
复查结果合格后，吊运1号模块8二次就位，将固定支架2的锚栓A19紧固于附着结构A6，将承重支架3的锚栓B25和锚栓C28紧固于附着结构B7；紧固完成立即复核紧固情况，合格后缓慢降低起重吊钩14至固定支架2高度，然后切割加固框架12的槽钢D35与固定支架2的槽钢A17的接触面、切割加固框架12的槽钢D35与承重支架3的槽钢B23的接触面，切割完成后将加固框架12吊运至地面，便于后续重复使用；
如图3所示，按照上述同样的方法继续吊运2号模块9等其余模块，并保证模块结合处10预留有焊接对口间隙，后续在模块结合处10采用焊接的方式将相邻模块连接牢固。
步骤8：基于步骤1至7的理论设计，进行装配式高层管井管道模块建模设计；
步骤8.1：查询国家标准《低压流体输送送焊接钢管》GBT3091-2015、《钢制对焊无缝管件》GBT12459-2017、《热轧型钢》GB/T 706-2008、《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T709-2019、《混凝土用膨胀型锚栓 型式与尺寸》GB/T 22795-2008、 《六角头螺栓》GB/T5782-2000、《管道支吊架》GB/T 17116-2018；然后从国家标准中提取建立装配式高层管井管道模块BIM族组成构件（包括管井管道组1、固定支架2、承重支架3、连接支架A4、连接支架B5及加固框架12）所需的管道、管件、槽钢、钢板、角钢、圆卡箍22、扁卡箍15、锚栓、螺栓、木托16等部件的型号、规格及外形尺寸的参数信息，建立包含所提取的参数信息的各部件对应的参数对照表CSV文件。
步骤8.2：基于Autodesk Revit，利用公制常规族样板文件创建新族，依据步骤8.1所述国家标准建立各构件族外形控制约束；然后将步骤8.1所建立的参数对照表CSV文件导入对应各构件族，赋予各构件族外形控制约束取值公式：size_lookup(参数对照表，“数值”，预设值，型号)，使各构件族能够根据型号设定值自动由参数对照表内读取参数并调整规格、外形、尺寸，至此完成装配式高层管井管道模块BIM族组成构件BIM族的创建，即完成管井管道组1、固定支架2、承重支架3、连接支架A4、连接支架B5及加固框架12所需各部件BIM族的创建。
步骤8.3：基于Autodesk Revit，利用公制常规族样板文件创建多个新族，将步骤8.2所建立的各部件BIM族载入新族，然后基于步骤1至7的理论设计，拼装管井管道组1模型、固定支架2模型、连接支架A4模型、连接支架B5模型、承重支架3模型、加固框架12模型，至此完成如图5所示装配式高层管井管道模块BIM族各组成构件的组装；最后，利用基于面的公制常规族样板文件创建新族，将管井管道组1模型、固定支架2模型、连接支架A4模型、连接支架B5模型、承重支架3模型、加固框架12模型载入并按设计需求组合拼装，至此完成如图2、10所示装配式高层管井管道模块模型的创建。
步骤9：在步骤8所述装配式高层管井管道模块模型内新建族参数型号，在管井管道组1、固定支架2、承重支架3、连接支架A4、连接支架B5及加固框架12各构件内新建族参数型号；然后将组成各构件的各部件外形、尺寸、产品信息等族参数绑定于对应构件族参数型号，实现各部件外形、尺寸、产品信息能够随各构件型号改变而自动调整；最后，将各构件族参数型号绑定于装配式高层管井管道模块模型族参数型号，实现各构件型号能够随装配式高层管井管道模块型号改变而自动调整；当根据设计需求改变装配式高层管井管道模块型号时，模块内所有部件均能够根据改变后的型号设定，自动从参数对照表中提取参数，实现装配式高层管井管道模块根据设计需求的自动化构建。
步骤10：利用BIM软件输出图纸，交由相关施工人员进行实际施工操作。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种装配式高层管井管道模块设计及建造方法，其特征在于，包括如下过程：
步骤1：管井管道组(1)构件设计；
步骤2：固定支架(2)构件设计；
步骤3：连接支架A(4)、连接支架B(5)构件设计；
步骤4：承重支架(3)构件设计；
步骤5：加固框架(12)构件设计；
步骤6：进行步骤1至5中所述各构件的连接组合设计；
步骤7：对步骤6组装完成的多个模块进行吊运设计；
步骤8：基于步骤1至7的理论设计，进行装配式高层管井管道模块建模设计；
步骤9：对装配式高层管井管道模块模型进行参数绑定，实现自动化调整；
步骤10：利用BIM软件输出图纸，交付施工；
所述步骤6的具体过程为：将木托(16)套至管井管道组(1)所含各管道上部，通过紧固螺栓A(20)使管井管道组(1)与固定支架(2)连接牢固；将圆卡箍(22)套至管井管道组(1)所含各管道开设支管处上下部，通过紧固圆卡箍(22)自带螺栓使管井管道组(1)与连接支架A(4)、连接支架B(5)连接牢固；
将管箍(29)套至管井管道组(1)所含各管道下部，通过紧固螺栓C(34)使管井管道组(1)与承重支架(3)连接牢固；将槽钢D(35)置于槽钢A(17)与槽钢B(23)之间，使用焊接的方式将接触部位焊接牢固，完成加固框架(12)与固定支架(2)以及承重支架(3)的组合；经过以上安装顺序完成装配式高层管井管道模块各构件组合设计；
所述步骤8的具体过程为：查询国标文件并提取建立装配式高层管井管道模块BIM族组成构件所需部件的型号、规格及外形尺寸的参数信息，建立包含所提取的参数信息的各部件对应的参数对照表CSV文件；
基于Autodesk Revit，利用公制常规族样板文件创建新族，即构件族，将参数对照表CSV文件导入对应各构件族，赋予各构件族外形控制约束取值公式：size_lookup(参数对照表，“数值”，预设值，型号)，完成管井管道组(1)、固定支架(2)、承重支架(3)、连接支架A(4)、连接支架B(5)及加固框架(12)所需各部件BIM族的创建；
基于Autodesk Revit，利用公制常规族样板文件创建新族，将各部件BIM族载入该新族，然后拼装管井管道组(1)模型、固定支架(2)模型、连接支架A(4)模型、连接支架B(5)模型、承重支架(3)模型、加固框架(12)模型；最后利用基于面的公制常规族样板文件创建新族，将各模型载入并按设计需求组合拼装，完成装配式高层管井管道模块模型的创建；
所述步骤9的具体过程为：在装配式高层管井管道模块模型内新建族参数型号，在管井管道组(1)、固定支架(2)、承重支架(3)、连接支架A(4)、连接支架B(5)及加固框架(12)各构件模型内新建族参数型号；然后将组成各构件的各部件外形、尺寸、产品信息族参数绑定于对应构件族参数型号，将各构件族参数型号绑定于装配式高层管井管道模块模型族参数型号。
2.根据权利要求1所述的装配式高层管井管道模块设计及建造方法，其特征在于，所述步骤1的具体过程为：首先根据输送液体工作压力及温度选定管井管道组(1)中管道材质，然后根据输送液体流量及流速选定管道管径，然后根据楼层高度选定管道长度，然后按照管道根数需求选定管组，明确每个管组中管道个数；
其中，管道管径通过下式计算得到：
式中：d为管道直径，Q为液体流量，v为液体流速。
3.根据权利要求1所述的装配式高层管井管道模块设计及建造方法，其特征在于，所述步骤2中，固定支架(2)包括扁卡箍(15)、木托(16)、槽钢A(17)、钢板A(18)、锚栓A(19)、螺栓A(20)；首先根据管井管道组(1)包含的管道个数以及管道管径确定木托(16)、扁卡箍(15)及螺栓A(20)的个数和型号；然后根据管井水平向宽度及水平向深度确定槽钢A(17)选用型号、制作宽度及深度；锚栓A(19)对称布置于槽钢A(17)两侧，并根据管道个数、管道管径及槽钢A(17)选用型号确定锚栓A(19)选用型号；钢板A(18)对称布置于槽钢A(17)两侧，并根据槽钢A(17)及锚栓A(19)选用型号确定钢板A(18)选用型号；每个扁卡箍(15)与木托(16)使用螺栓A(20)紧固在槽钢A(17)上，槽钢A(17)与钢板A(18)焊接连接，钢板A(18)使用锚栓A(19)固定于建筑结构上。
4.根据权利要求3所述的装配式高层管井管道模块设计及建造方法，其特征在于，所述步骤3中，连接支架A(4)、连接支架B(5)均包括角钢(21)、圆卡箍(22)，首先根据管井管道组(1)包含的管道个数和管道管径确定角钢(21)的长度和型号，根据管井管道组(1)包含的管道个数和管道管径确定圆卡箍(22)个数和型号，角钢(21)与圆卡箍(22)使用圆卡箍自带螺栓连接。
5.根据权利要求4所述的装配式高层管井管道模块设计及建造方法，其特征在于，所述步骤4中，承重支架(3)包括槽钢B(23)、钢板B(24)、锚栓B(25)、槽钢C(26)、钢板C(27)、锚栓C(28)、管箍(29)、翼板(30)、钢板D(31)、螺栓B(32)、合板(33)、螺栓C(34)；首先根据管井管道组(1)包含的管道个数和管道管径确定管箍(29)、合板(33)、翼板(30)及螺栓C(34)的个数和型号，管箍(29)为2个半圆结构，每个半圆结构的两边各与1个合板(33)焊接，合板(33)与装配式高层管井管道模块正向成45°并使用螺栓C(34)合拢并夹紧管道，翼板(30)焊接于管箍(29)中部偏45°位置；
根据管井管道组(1)包含的管道个数、管径及槽钢B(23)型号确定钢板D(31)、螺栓B(32)个数和型号，2个钢板D(31)分别置于管道两侧，每个钢板D(31)两侧均使用螺栓B(32)与槽钢B(23)连接，钢板D(31)中部与翼板(30)焊接；
根据管井管道组(1)包含的管道个数、管径、管井水平向宽度及水平向深度确定槽钢B(23)选用型号、制作宽度及深度；根据管井管道组(1)包含的管道个数、管径及槽钢B(23)型号确定锚栓B(25)型号；根据槽钢B(23)和锚栓B(25)型号确定钢板B(24)型号，2个钢板B(24)分别置于槽钢B(23)两侧，每个钢板B(24)中部与槽钢B(23)焊接，每个钢板B(24)两侧均使用锚栓B(25)固定于建筑结构上；
根据管井竖直向可稳固生根位置确定槽钢C(26)制作长度；根据管井管道组(1)包含的管道个数、管径及槽钢B(23)型号确定槽钢C(26)型号，2个槽钢C(26)分别置于槽钢B(23)两侧，并与槽钢B(23)采用焊接方式连接；根据管井管道组(1)包含的管道个数、管径及槽钢C(26)型号确定锚栓C(28)型号；根据槽钢C(26)和锚栓C(28)型号确定钢板C(27)型号，2个钢板C(27)分别置于槽钢B(23)两侧，每个钢板C(27)中部与槽钢C(26)焊接，每个钢板C(27)两侧均使用锚栓C(28)固定于建筑结构上。
6.根据权利要求5所述的装配式高层管井管道模块设计及建造方法，其特征在于，所述步骤5中，加固框架(12)包括槽钢D(35)、吊耳(36)、连接件、槽钢E(11)，首先根据槽钢A(17)及槽钢B(23)型号确定槽钢D(35)和槽钢E(11)的型号，根据固定支架(2)布置位置以及承重支架(3)布置位置的间距确定槽钢D(35)长度，根据槽钢A(17)制作宽度及槽钢B(23)制作宽度确定槽钢E(11)长度；槽钢D(35)分别置于装配式高层管井管道模块两侧，槽钢E(11)分别依次置于2个槽钢D(35)内侧中部空间的上部、中部、下部，槽钢D(35)与槽钢E(11)焊接连接；
根据管井管道组(1)包含的管道个数、管径、槽钢A(17)、槽钢B(23)及槽钢D(35)型号确定吊耳(36)和连接件型号，吊耳(36)和连接件成组配套装设，分别布设于槽钢D(35)与槽钢E(11)焊接点的槽钢D(35)外侧，吊耳(36)通过锚栓或焊接的方式连接于槽钢D(35)上，连接件用于连接吊运钢索(13)与吊耳(36)。
7.根据权利要求1所述的装配式高层管井管道模块设计及建造方法，其特征在于，所述步骤7的具体过程为：吊运时，首先吊运1号模块(8)，将1号模块(8)的加固框架(12)的连接件连接吊运钢索(13)，将吊运钢索(13)捆扎于起重吊钩(14)上，利用起重设备先将1号模块(8)吊运至需安装位置附近，稳定后检查吊运情况；检查合格后吊运1号模块(8)二次就位，将固定支架(2)的锚栓A(19)紧固于附着结构A(6)，将承重支架(3)的锚栓B(25)和锚栓C(28)紧固于附着结构B(7)；复核合格后降低起重吊钩(14)至固定支架(2)高度，然后切割槽钢D(35)与槽钢A(17)的接触面、切割槽钢D(35)与槽钢B(23)的接触面，切割完成后将加固框架(12)吊运至地面，供后续重复使用；按照同样的方法吊运其余模块，保证模块结合处(10)预留有焊接对口间隙，相邻模块之间焊接连接。
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