[发明专利]BIM仿真技术在烧结室行车安装作业中的应用方法

摘要

本发明涉及行车安装领域，具体是一种BIM仿真技术在烧结室行车安装作业中的应用方法，其特征是：包括厂房模型构建；大型吊装机械及行车模型构建；烧结室及行车的吊装作业的仿真动画制作；吊装方案制定及实施：通过吊装动画模拟分析，确定行车的吊装方案。本方法使用BIM技术对行车吊装过程进行仿真分析优化，精准确定吊车站位及出杆长度，通过吊装环境的真实再现进行吊装轨迹分析避免了干涉的发生。在仿真分析过程中借助模型参数化特点，为行车吊装方案的编制提供了有力的数据支撑；通过导出吊装模拟动画用于施工作业的可视化交底，提高了吊装作业的安全性。

主权项

1.一种BIM仿真技术在烧结室行车安装作业中的应用方法，其特征是：包括步骤1、厂房模型构建：分别进行厂房混凝土框架结构、厂房屋面钢结构模型的建立；其中，厂房混凝土框架结构建模，将DWG格式的设计图纸直接导入到AutoCAD中进行三维实体模型构建，完成烧结室框架模型、筛分室框架结构模型、主抽风机房框架模型；根据设计图纸在tekla xsteel进行屋面钢结构建模，完成烧结室屋面钢结构、筛分室屋面钢结构、主抽风机房屋面钢结构的模型构建；步骤2、大型吊装机械及行车模型构建：步骤2.1、大型吊装机械模型构建：根据汽车吊使用性能表，对此次行车安装中可能使用到的不同吨位的汽车吊分别在AutoCAD中进行三维实体模型构建；大型吊装机械模型构建采用二级文件架构，首先分别建立汽车吊底盘、汽车吊回转体、汽车吊主臂三个文件，在每个文件中建立与文件名一致的图层文件夹，并使用置于当前图层命令将模型置于当前图层上；然后分别建立不同吨位汽车吊的模型，在AutoCAD中采用插入块的命令将汽车吊底盘、汽车吊回转体、汽车吊主臂三个文件导入到一个文件中并装配形成各种型号汽车吊模型；步骤2.2、行车模型构建：行车模型的构建参照设计图纸，在AutoCAD中进行三维实体模型构建，同样采用二级文件架构，先建立行车电气梁、行车非电气梁、行车小车三个文件，在每个文件中建立与文件名一致的图层文件夹，并使用置于当前图层命令将模型置于当前图层上；然后分别建立不同吨位行车的模型，在AutoCAD中采用插入块的命令将行车电气梁、行车非电气梁、行车小车三个文件导入到一个文件中并装配形成行车模型；步骤3，烧结室行车吊装作业的仿真动画制作：步骤3.1、根据行车单片梁重选择相应吨位的汽车吊；步骤3.2、根据步骤3.1所选汽车吊的性能表查询符合吊装工况下的汽车吊主臂长度；步骤3.3、对步骤2.1中的汽车吊主臂数据进行设定，使其与步骤3.2所查询的主臂长度相匹配；步骤3.4、在Navisworks中分别加载烧结室的框架模型和屋面钢结构模型；步骤3.5、调用汽车吊底盘、汽车吊回转体、汽车吊主臂三个文件并形成汽车吊模型和对应的行车电气梁模型；步骤3.6、在Navisworks中形成场景1并进入吊装动画制作界面；步骤3.6.1、进行汽车吊回转动画设置：打开Navisworks的常用工具栏中选择树，同时点击选取汽车吊回转体、汽车吊主臂这两个模型文件，右键单击场景1，在弹出的对话框里选择从当前选择添加动画集命令，在场景1下会出现动画集1子目录，点击动画集1进入动画编辑状态，先选择捕捉关键帧命令设定吊车回转初始状态，再选择动画时间轴输入三秒设定动画持续时间，再选择平移及旋转动画集命令进行旋转角度设定，在Z轴旋转角度中输入106°使汽车吊主臂旋转到烧结室屋面钢结构中间位置，最后再次选择捕捉关键帧命令设定吊车回转结束状态；此时做为空载试吊模拟动画演示完成后，还需将吊车旋转回起吊初始位置，先在动画时间轴输入六秒设定动画持续时间，再选择平移及旋转动画集命令进行旋转角度设定，在Z轴旋转角度中输入0°使汽车吊主臂旋转回初始位置，最后再次选择捕捉关键帧命令设定吊车回到初始位置状态；在汽车吊回转到初始位时在动画时间轴输入六秒是表示在第6秒吊车回转到初始位置，动画持续时间还是3秒；在动画时间轴中输入的时间只是代表某一时点模型所处的状态，与前一时点的时间值相减才是动画持续时间；步骤3.6.2、进行吊装行车电气梁垂直起升动画设置：在常用工具栏中选择树里点中行车电气梁，右键单击场景1在弹出的对话框里选择从当前选择添加动画集命令，在场景1下出现动画集2子目录，点击动画集2进入动画编辑状态；进行行车电气梁动画设置先选择捕捉关键帧命令设定位于地面的行车电气梁为初始状态，再选择动画时间轴输入9秒设定为动画结束时间，选择平移及旋转动画集命令进行平移距离设定，在Z轴输入33米使行车电气梁在垂直方向上升33米高度，此上升高度在AutoCAD中2D平面图中可以精确给出，最后再次选择捕捉关键帧命令设定行车电气梁垂直起升动作结束状态；步骤3.6.3、进行吊装行车电气梁旋转动画设置：在常用工具栏中选择树里点中行车电气梁、汽车吊回转体、汽车吊主臂这三个模型文件，右键单击场景1在弹出的对话框里选择从当前选择添加动画集命令，在场景1下出现动画集3子目录，点击动画集3进入动画编辑状态，先选择捕捉关键帧命令设定行车电气梁回转初始状态，再选择动画时间轴输入12秒设定为动画结束时间，再选择平移及旋转动画集命令进行旋转角度设定，在Z轴旋转角度中输入106°使行车电气梁、汽车吊回转体、汽车吊主臂这3个模型文件同时旋转到烧结室屋面钢结构中间位置，最后再次选择捕捉关键帧命令将第12秒设定吊车回转结束状态；步骤3.6.4、进行行车电气梁就位动画设置：行车电气梁旋转到位后还需进行旋转及下落过程才能就位于行车轨道上；在常用工具栏中选择树里点中行车电气梁模型文件，右键单击场景1在弹出的对话框里选择从当前选择添加动画集命令，在场景1下会出现动画集4子目录，点击动画集4进入动画编辑状态，先选择捕捉关键帧命令设定行车电气梁在12秒为回转初始状态，再选择动画时间轴输入15秒设定为旋转动画结束时间，再选择平移及旋转动画集命令进行旋转角度设定，在Z轴旋转角度中输入90°，表示现在行车电气梁旋转成与开始放置在地面时呈垂直状态，最后再次选择捕捉关键帧命令将第15秒设定为行车梁回转结束；此时行车电气梁已旋转到厂房钢结构行车轨道上方前面吊装高度设定为33米，距轨面标高32.5米还差0.5米；在常用工具栏中选择树里点中行车电气梁，右键单击场景1在弹出的对话框里选择从当前选择添加动画集命令，在场景1下会出现动画集5子目录，点击动画集5进入动画编辑状态；进行行车电气梁动画设置先选择捕捉关键帧命令设定第15秒为行车电气梁下落的初始状态，再选择动画时间轴输入18秒设定为下落动画结束时间，选择平移及旋转动画集命令进行平移距离设定，在Z轴输入32.5米使行车电气梁在垂直方向下降0.5米就位于32.5米行车梁轨道上，最后再次选择捕捉关键帧命令设定第18秒为行车电气梁下降动作结束状态；步骤3.6.5、进行汽车吊回转动画设置：行车电气梁吊装就位后，需进行回转作业进行下一片行车梁吊装就位；在常用工具栏中选择树里点中汽车吊回转体、汽车吊主臂这2个模型文件，右键单击场景1在弹出的对话框里选择从当前选择添加动画集命令，在场景1下会出现动画集5子目录，点击动画集5进入动画编辑状态，先选择捕捉关键帧命令设定在第18秒为回转初始状态，再选择动画时间轴输入21秒设定为旋转动画结束时间，再选择平移及旋转动画集命令进行旋转角度设定，在Z轴旋转角度中输入0°，表示现在汽车吊回转体、汽车吊主臂恢复到初始状态，最后再次选择捕捉关键帧命令将第21秒设定为汽车吊回转结束；以上完成行车电气梁吊装动画设置；步骤4、吊装方案制定及实施：通过吊装动画模拟分析，确定行车的吊装方案；步骤4.1、进行行车吊装，根据动画模拟分析，将吊车站位于环冷机基础上，并就位QD20/5行车、手动盘车将QD20/5行车向前推动，预留出适当位置，再就位QD 68/20；步骤4.2、烧结室20吨行车单片行车梁重15吨，根据现场站位模拟采用130吨汽车吊进行吊装，作业工况：38吨配重，12米作业半径，出40.4米主杆，吊钩滑轮组倍率为4，吊装能力23吨；步骤4.3、烧结室68吨行车单片梁重30吨，根据现场站位模拟使用260吨汽车吊进行吊装，作业工况：85吨配重，12米作业半径，出40.4米主杆，吊钩滑轮组倍率为4，吊装能力33吨；步骤4.4、烧结室两台行车吊装空间校核：使用BIM技术进行烧结室建模，在吊装工况下空间不受限制，满足吊装要求，现场钢结构屋面预留8米空档进行行车吊装；步骤4.5、烧结室两台行车吊装过程中使用封绳进行牵引，控制好行车姿态；20吨行车先就位，手动盘车将行车向前推动、为68吨行车就位让出空间；步骤4.6、主抽风机房行车安装：主抽风机房行车吊装汽车吊选型：进行主抽风机房行车吊装，汽车吊站位于主抽风机房山墙外，烧结室40吨行车单片行车梁重15吨，根据现场站位模拟拟采用130吨汽车吊进行吊装，作业工况：38吨配重，15米作业半径，出40.4米主杆，吊钩滑轮组倍率为4，吊装能力18‑20吨；步骤4.7、主抽风机房行车吊装空间校核：使用BIM技术进行主抽风机房建模，在吊装工况下空间不受限制，满足吊装要求，现场屋面钢结构南侧预留7米空档进行行车吊装；步骤4.8、成品筛分室40吨行车安装：成品筛分室16吨行车总重18吨，位于28.6米平台下方，轨面距28.6米平台只有2‑3米空间，从筛分室南侧使用50吨汽车吊将行车倒运至15.1米平台，使用液压车、倒链、滚杠将行车倒运至平台吊点下；在28.6平台板上开孔设置电动倒链，使用电动倒链进行行车吊装。