CN117819363A - 一种基于bim的建筑材料吊装装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及吊装装置领域，公开了一种基于BIM的建筑材料吊装装置，包括吊架，所述吊架由两个平行放置的横梁及固定连接于两个横梁中部的跨接件组成，构成工字形结构，所述跨接件顶壁中心通过万向节与吊杆相连接，所述吊杆顶端固定连接有吊环，用于与吊机的吊具连接，所述吊杆还通过钢缆分别与两个横梁的两端相连接，两个所述横梁的下壁两端分别设置有双吊索机构，用于吊装建筑材料，并根据设置在跨接件上的角度传感器反馈的数据调节建筑材料的吊装倾角。通过吊架、角度传感器及双吊索机构的设置，对吊装倾角进行自动调节，使吊装时吊点合力与构件重心重新恢复重合，以避免倾斜、晃动、旋转等不稳定现象的发生，提高了吊装的效率与安全。

Description

一种基于BIM的建筑材料吊装装置

技术领域

本发明涉及吊装装置领域，具体为一种基于BIM的建筑材料吊装装置。

背景技术

随着建筑工业化的发展，装配式建筑作为一种高效、节能、环保的建筑方式，受到了越来越多的关注和推广。装配式建筑的主要特点是将建筑的各个部分或构件在工厂预制，然后运输到施工现场进行组装和安装，从而提高建筑的质量和效率，降低建筑的成本和污染。其中，基于BIM的装配式建筑具有极大的优势，BIM即建筑信息模型，是建筑学、工程学及土木工程的新工具，其核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象（如空间、运动行为）的状态信息，借助这个包含建筑工程信息的三维模型，大大提高了建筑工程的信息集成化程度。

然而，上述方法在施工过程还是存在一些问题和挑战，如：

建筑材料的信息管理不充分，导致施工现场的材料堆放混乱，难以及时找到所需的材料，同时需要人工确定当前需要吊装的建筑材料，影响施工进度和质量；

由于各构件或预制件形状不一，重心位置也各不相同，这就导致起吊时吊点合力与构件重心不重合，使得吊装过程中容易出现吊装物的倾斜、晃动、旋转等不稳定现象，影响吊装的效率和安全，甚至造成吊装物的损坏或人员的伤亡；

吊装装置主要的连接部件为钢丝绳，若吊装过程中，其中一侧的钢丝绳发生断裂，这就会导致吊装的载荷瞬间失衡，甚至发生吊装物坠落的事故，造成重大安全事故。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于BIM的建筑材料吊装装置，解决了传统吊装装置起吊时吊点合力与构件重心不重合的问题，并通过双钢丝绳与平衡装置的配合，解决了吊装过程中钢丝绳发生断裂的问题，同时利用RFID系统的设置，提高了对吊装建筑材料寻找与确认的效率。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于BIM的建筑材料吊装装置，包括：

吊架，所述吊架由两个平行放置的横梁及固定连接于两个横梁中部的跨接件组成，构成工字形结构，所述跨接件顶壁中心通过万向节与吊杆相连接，所述吊杆顶端固定连接有吊环，用于与吊机的吊具连接，所述吊杆还通过钢缆分别与两个横梁的两端相连接，两个所述横梁的下壁两端分别设置有双吊索机构，用于吊装建筑材料，并根据设置在跨接件上的角度传感器反馈的数据调节建筑材料的吊装倾角；

RFID系统，用于对待吊装建筑材料进行识别，并将识别结果发送给BIM工作站。

优选的，所述RFID系统包括RFID标签、RFID读写器，其中，每个建筑材料上均贴有一个RFID标签，用于存储该建筑材料的相关信息发送给BIM工作站，RFID读取器安装在吊架上，用于读取RFID标签的信息，并将对应的信息发送给BIM工作站。

优选的，所述RFID标签为无源RFID标签，通过RFID读取器的电磁波激活并传输数据。

优选的，所述RFID读取器采用超高频RFID读取器。

优选的，所述双吊索机构包括两个并列且同轴的绕盘，两个所述绕盘中心分别贯穿并固定连接在同一个转轴外壁，所述转轴两端分别转动连接在支架下部，所述支架外壁嵌入横梁内并相互固定连接，所述转轴的一个端面还固定连接有动力装置，用于驱动转轴旋转，每个所述绕盘内均固定连接并绕卷有钢丝绳，每根所述钢丝绳伸出端均穿过起吊装置，并与其对应的平衡装置相固定连接。

优选的，所述动力装置包括伺服电机和减速器，所述伺服电机外壁和减速器外壁分别固定连接在横梁底壁，所述伺服电机输出端固定连接在减速器输入端，所述减速器输出端与转轴端面相固定连接。

优选的，所述起吊装置包括固定座，所述固定座下部固定连接有吊钩，所述固定座内部转动连接有两个并列且同轴的滑轮，两个所述钢丝绳伸出端分别穿过两个滑轮并将钢丝绳外壁半环绕于两个滑轮内。

优选的，所述平衡装置包括平衡臂，所述平衡臂中部转动连接在横梁侧壁，所述平衡臂转动部两侧分别与两根钢丝绳伸出端固定连接，所述平衡臂两端分别转动连接在缓冲液压缸输出端，所述缓冲液压缸底座分别与横梁侧壁相转动连接，平衡臂与钢丝绳的连接处位于平衡臂转动部及平衡臂与缓冲液压缸连接处之间。

优选的，所述横梁内开设有空腔。

本发明提供了一种基于BIM的建筑材料吊装装置。具备以下有益效果：

1、本发明通过吊架、角度传感器及双吊索机构的设置，使吊点合力与构件重心不重合导致吊架倾斜时，由角度传感器检测倾斜角度，并通过双吊索机构对建筑材料的吊装倾角进行自动调节，使吊装时吊点合力与构件重心重新恢复重合，以避免倾斜、晃动、旋转等不稳定现象的发生，提高了吊装的效率与安全。同时利用双钢丝绳的设置，并配合平衡装置，在即使其中一根钢丝绳发生断裂的情况下，依然能保持吊装物的平衡状态，进而避免吊装物坠落的事故的发生，进一步提高了吊装过程的安全性；

2、本发明通过RFID系统的设置，使在吊装时，吊架上的RFID读取器对建筑材料上的RFID标签进行读取识别，配合与BIM工作站的通信，实现了自动识别与选择当前需要吊装的建筑材料，进而减少了吊装过程中的人为失误问题，提高了施工的进度与质量。

附图说明

图1为本发明一种基于BIM的建筑材料吊装装置中吊架的立体图；

图2为图1中A处放大图；

图3为本发明中吊架的正视图；

图4为本发明中平衡装置的结构示意图；

图5为图4中B处放大图。

其中，1、横梁；101、空腔；2、跨接件；3、万向节；4、吊杆；5、吊环；6、钢缆；7、绕盘；8、转轴；9、支架；10、钢丝绳；11、伺服电机；12、减速器；13、起吊装置；1301、固定座；1302、吊钩；1303、滑轮；14、平衡装置；1401、平衡臂；1402、缓冲液压缸。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅附图1-附图5，本发明实施例提供一种基于BIM的建筑材料吊装装置，包括：

吊架，吊架由两个平行放置的横梁1及固定连接于两个横梁1中部的跨接件2组成，构成工字形结构，跨接件2顶壁中心通过万向节3与吊杆4相连接，吊杆4顶端固定连接有吊环5，用于与吊机的吊具连接，吊杆4还通过钢缆6分别与两个横梁1的两端相连接，两个横梁1的下壁两端分别设置有双吊索机构，用于吊装建筑材料，并根据设置在跨接件2上的角度传感器反馈的数据调节建筑材料的吊装倾角；

RFID系统，用于对待吊装建筑材料进行识别，并将识别结果发送给BIM工作站。

通过吊架、角度传感器及双吊索机构的设置，使吊点合力与构件重心不重合导致吊架倾斜时，由角度传感器检测倾斜角度，并通过双吊索机构对建筑材料的吊装倾角进行自动调节，使吊装时吊点合力与构件重心重新恢复重合，以避免倾斜、晃动、旋转等不稳定现象的发生，提高了吊装的效率与安全。同时利用双钢丝绳10的设置，并配合平衡装置14，在即使其中一根钢丝绳发生断裂的情况下，依然能保持吊装物的平衡状态，进而避免吊装物坠落的事故的发生，进一步提高了吊装过程的安全性。

RFID系统包括RFID标签、RFID读写器，其中，每个建筑材料上均贴有一个RFID标签，用于存储该建筑材料的相关信息发送给BIM工作站，RFID读取器安装在吊架上，用于读取RFID标签的信息，并将对应的信息发送给BIM工作站。RFID标签为无源RFID标签，通过RFID读取器的电磁波激活并传输数据。RFID读取器采用超高频RFID读取器。

每个建筑材料上均贴有一个RFID标签，用于存储该建筑材料的相关信息，如名称、规格、型号、供应商、位置、进度等；通过在吊架上安装的RFID读取器，在吊装前读取RFID标签的信息，并发送至BIM工作站，BIM工作站根据当前吊装进度，判定建筑材料的选择是否正确。

其具体操作步骤如下：

S1：在工厂预制好各建筑材料后，将其贴上RFID标签，并将其相关信息写入RFID标签中，如名称、规格、型号、供应商等；

S2：同时这些数据同步至BIM工作站，BIM工作站将这些数据与已有BIM模型进行一一对应标记，并制定吊装方案与各建筑材料的吊装顺序；

S3：在吊装过程中，RFID读取器实时读取当前建筑材料上的RFID标签信息，并发送给BIM工作站，BIM工作站将其与当前吊装顺序对应的数据进行比对判定建筑材料的选择是否正确。

通过RFID系统的设置，使在吊装时，吊架上的RFID读取器对建筑材料上的RFID标签进行读取识别，配合与BIM工作站的通信，实现了自动识别与选择当前需要吊装的建筑材料，进而减少了吊装过程中的人为失误问题，同时实现了快速确认流程，提高了施工的进度与质量。

双吊索机构包括两个并列且同轴的绕盘7，两个绕盘7中心分别贯穿并固定连接在同一个转轴8外壁，转轴8两端分别转动连接在支架9下部，支架9外壁嵌入横梁1内并相互固定连接，转轴8的一个端面还固定连接有动力装置，用于驱动转轴8旋转，每个绕盘7内均固定连接并绕卷有钢丝绳10，每根钢丝绳10伸出端均穿过起吊装置13，并与其对应的平衡装置14相固定连接。

动力装置包括伺服电机11和减速器12，伺服电机11外壁和减速器12外壁分别固定连接在横梁1底壁，伺服电机11输出端固定连接在减速器12输入端，减速器12输出端与转轴8端面相固定连接。

起吊装置13包括固定座1301，固定座1301下部固定连接有吊钩1302，固定座1301内部转动连接有两个并列且同轴的滑轮1303，两个钢丝绳10伸出端分别穿过两个滑轮1303并将钢丝绳10外壁半环绕于两个滑轮1303内。

通过伺服电机11与减速器12组成动力装置，驱动转轴8转动，进而带动两个并列且同轴的绕盘7进行转动，进而带动起吊装置13的升降，又由于四个起吊装置13分别与建筑材料的四角相连接，进而实现了对建筑材料姿态调节的作用，进而使建筑材料的重心得以移动，在角度传感器的实时检测的配合下，直至与吊点合力相重合。

需要说明的是伺服电机11本身就具有自锁功能，进而在吊装过程中，可使起吊装置13保持悬停，当然在实际的应用中，为了进一步提高吊装装置的吊装负荷，可以在转轴8上添加制动装置，以实现更好的止动效果。

上述起吊装置13由两根钢丝绳10同时连接，在吊装过程中，即使其中一根钢丝绳发生断裂，另外一根钢丝绳10依然能保持吊装物的平衡状态，进而避免吊装物坠落的事故的发生，进一步提高了吊装过程的安全性。

平衡装置14包括平衡臂1401，平衡臂1401中部转动连接在横梁1侧壁，平衡臂1401转动部两侧分别与两根钢丝绳10伸出端固定连接，平衡臂1401两端分别转动连接在缓冲液压缸1402输出端，缓冲液压缸1402底座分别与横梁1侧壁相转动连接，平衡臂1401与钢丝绳10的连接处位于平衡臂1401转动部及平衡臂1401与缓冲液压缸1402连接处之间。

即使采用同一批次制造的钢丝绳10，但是经过绕盘以及滑轮的缠绕，每根钢丝绳10的工作时受力稍有区别，导致每根钢丝绳10的实际长度稍有不同。为了保证吊装的平稳和安全，保障每根钢丝绳10受力基本一致，补偿钢丝绳10之间的长度，在每一组的两根钢丝绳10伸长端与横梁相固定处设置一个平衡装置14。

运行时，两侧钢丝绳10的受力和长度稍有不同，当某一侧钢丝绳10较短时，整个平衡装置14就会向一侧发生倾斜，从而补偿钢丝绳10之间的长度，保证吊装的平衡性。同时，为了解决发生一侧钢丝绳10断裂事故后，平衡装置14仅剩一侧受力，失去平衡的问题，因为虽然钢丝绳10断裂后平衡装置14失去平衡也不会影响另一根钢丝绳10对吊装建筑材料的拉力，不会造成吊装建筑材料的倾斜，但是在断裂瞬间产生较大的动能和冲击，这部分冲击最终由吊架承担，会造成一定的安全隐患，故在平衡臂1401两端加装缓冲液压缸1402进行缓冲，吸收断绳时载荷下降产生的动能和冲击，可有效降低断绳造成的冲击。

需要说明的是，缓冲液压缸1402仅仅承受一个方向的受力，故选用单作用液压缸即可，单作用液压缸只有一个出油口，该口既是供液口又是回液口，满足平衡装置14的使用要求。同时为保证在一根钢丝绳10断掉后，缓冲液压缸1402能够承受瞬间冲击的压力，还需在液压缸的油路上安装流量防爆阀。正常工作时，平衡臂1401自由旋转，带动缓冲液压缸1402上下移动，缸内的液压油通过单向阀与流量防爆阀可以实现少量进入和排出，满足平衡装置14正常工作。在发生一根钢丝绳10断裂的事故时，平衡臂1401一端受力突然增大，带动缓冲液压缸1402的活塞杆下压，其下腔的液压油压力突然升高，将液压油快速排出，当压力和油量达到流量防爆阀的规定值，流量防爆阀会动作到截止位，液压油停止排除，活塞杆停止下降，即平衡臂1401停止转动，钢丝绳10固定处停止下降，缓冲液压缸1402起到了应有的作用。

横梁1内开设有空腔101。

为了降低吊架的整体重量，在保证其足够的本体强度的前提下，在横梁1内开设空腔101，以实现减重的作用。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种基于BIM的建筑材料吊装装置，其特征在于，包括：

吊架，所述吊架由两个平行放置的横梁（1）及固定连接于两个横梁（1）中部的跨接件（2）组成，构成工字形结构，所述跨接件（2）顶壁中心通过万向节（3）与吊杆（4）相连接，所述吊杆（4）顶端固定连接有吊环（5），用于与吊机的吊具连接，所述吊杆（4）还通过钢缆（6）分别与两个横梁（1）的两端相连接，两个所述横梁（1）的下壁两端分别设置有双吊索机构，用于吊装建筑材料，并根据设置在跨接件（2）上的角度传感器反馈的数据调节建筑材料的吊装倾角；

RFID系统，用于对待吊装建筑材料进行识别，并将识别结果发送给BIM工作站。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的建筑材料吊装装置，其特征在于，所述RFID系统包括RFID标签、RFID读写器，其中，每个建筑材料上均贴有一个RFID标签，用于存储该建筑材料的相关信息发送给BIM工作站，RFID读取器安装在吊架上，用于读取RFID标签的信息，并将对应的信息发送给BIM工作站。

3.根据权利要求2所述的一种基于BIM的建筑材料吊装装置，其特征在于，所述RFID标签为无源RFID标签，通过RFID读取器的电磁波激活并传输数据。

4.根据权利要求3所述的一种基于BIM的建筑材料吊装装置，其特征在于，所述RFID读取器采用超高频RFID读取器。

5.根据权利要求1所述的一种基于BIM的建筑材料吊装装置，其特征在于，所述双吊索机构包括两个并列且同轴的绕盘（7），两个所述绕盘（7）中心分别贯穿并固定连接在同一个转轴（8）外壁，所述转轴（8）两端分别转动连接在支架（9）下部，所述支架（9）外壁嵌入横梁（1）内并相互固定连接，所述转轴（8）的一个端面还固定连接有动力装置，用于驱动转轴（8）旋转，每个所述绕盘（7）内均固定连接并绕卷有钢丝绳（10），每根所述钢丝绳（10）伸出端均穿过起吊装置（13），并与其对应的平衡装置（14）相固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于BIM的建筑材料吊装装置，其特征在于，所述动力装置包括伺服电机（11）和减速器（12），所述伺服电机（11）外壁和减速器（12）外壁分别固定连接在横梁（1）底壁，所述伺服电机（11）输出端固定连接在减速器（12）输入端，所述减速器（12）输出端与转轴（8）端面相固定连接。

7.根据权利要求5所述的一种基于BIM的建筑材料吊装装置，其特征在于，所述起吊装置（13）包括固定座（1301），所述固定座（1301）下部固定连接有吊钩（1302），所述固定座（1301）内部转动连接有两个并列且同轴的滑轮（1303），两根所述钢丝绳（10）伸出端分别穿过两个滑轮（1303）并将钢丝绳（10）外壁半环绕于两个滑轮（1303）内。

8.根据权利要求5所述的一种基于BIM的建筑材料吊装装置，其特征在于，所述平衡装置（14）包括平衡臂（1401），所述平衡臂（1401）中部转动连接在横梁（1）侧壁，所述平衡臂（1401）转动部两侧分别与两根钢丝绳（10）伸出端固定连接，所述平衡臂（1401）两端分别转动连接在缓冲液压缸（1402）输出端，所述缓冲液压缸（1402）底座分别与横梁（1）侧壁相转动连接，平衡臂（1401）与钢丝绳（10）的连接处位于平衡臂（1401）转动部及平衡臂（1401）与缓冲液压缸（1402）连接处之间。

9.根据权利要求1所述的一种基于BIM的建筑材料吊装装置，其特征在于，所述横梁（1）内开设有空腔（101）。