一种基于BIM技术的场馆吊架的设计方法

摘要

本发明公开了一种基于BIM技术的场馆吊架的设计方法，属于场馆类工程领域，包括以下步骤：确定吊架和管线的设计规则、收集图纸、限定BIM模型及大小、链接相关模型并输出分布图、对BIM模型碰撞检查、布置原则的设定、选择管线分支和弯头、专家复审材料、估算成本、记录数据并安排现场施工等步骤；本发明采用BIM技术并使用Revit解决前期设计不合理、设计材料易丢失、现场施工难度大且易返工，空间设计不合理、后期维护难度增大等问题。

说明书

技术领域

本发明属于场馆类工程领域,具体涉及一种基于BIM技术的场馆吊架的设计方法。

背景技术

随着科技的进步，场馆类工程具有结构形状复杂、专业功能多，MEP管线集中，室内装修要求高，对此在MEP管线施工过程中进行更多的探索和研究。在施工过程中，走廊区域等狭窄空间需要MEP管线优化后满足吊顶标高要求，部分穿孔吊顶区域或非吊顶区域还需要达到MEP管线布局清晰，美观，进行基于BIM技术的综合吊架设计、施工，优化空间布置，达到MEP管线集中紧凑，布局美观，满足吊顶控制标高要求。

现有技术施工过程中前期准备不足现场施工协调工作量大，易发生局部破损和返工情况，且设计不合理造成后期维护难度增加，造成维护成本过多增加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：采用BIM技术并使用Revit解决前期设计不合理、设计材料易丢失、现场施工难度大且易返工，空间设计不合理、后期维护难度增大等问题。

为了解决上述技术问题，发明人经过实践和总结得出本发明的技术方案，本发明公开了步骤一：确定场馆吊架及管线的设计规则，列出章程；

步骤二：收集并整理图纸，将图纸扫描输入文件管理系统；

步骤三：根据文件管理系统内的设计图纸，确定BIM模型中需要用到的各类吊架和管线的Revit文件，建立吊架和管线的模型，选择吊架为多层结构；

步骤四：根据实际BIM模型分类，将步骤三的建筑模型与结构模型链接到机电模型中，组合模型并根据步骤一的规则进行综合布置，输出管线与吊架的分布图，不符合步骤一的规则时，返回步骤二至步骤三；

步骤五：对BIM模型进行MEP碰撞检查，模型冲突重新回到步骤三选择模型或回到步骤四重新链接，记录符合标准的模型于文件管理系统，根据实际需要在Revit软件检查硬碰撞，在Navisworks检查软碰撞；

步骤六：依据分布图中的吊顶标高、控制标高、MEP图纸完成MEP专业间的管线初步协调布置，对于需要安装的桥架、风管和水管在空间高度上集中布置，设计布置原则包括以下：

a.桥架安装在水管上方、直径小的管道避让直径大的管道、具有压力的管道避让不具有压力的管道；

b.当管道需要保温时，管道布置空间包括保温层双层厚度和管道相加的总直径；

c.当MEP中单类管线无法在同一层布置时，将风管分别与水管和桥架组合布置在同一层；

d.当桥架与水管布置在同一层时，桥架与水管间距在150mm～800mm；

e.对于MEP管线布置时，需要预留施工和维修空间，在吊架水平面的中间空隙M并留出500mm～800mm的操作空间；

f.对于MEP管线在每层位置的高度保留空隙不小于150mm；

g.同层管线布置原则：同层MEP管线布置时，先考虑体积大的管线放置位置并作为参考点，后布置体积小的管线，其次，每层布置MEP管线由两端向中心靠近；

检查MEP管线碰撞,完成碰撞点的协调，完成MEP管线的协调优化，优化后的MEP管线分布满足步骤一的设计规则，记录布置原则于文档管理系统。

具体的，还满足一下布置规则：

小管避让大管，因小管造价低易安装；临时管线避让长久管线，以保证长久管线使用的稳定性；新建管线避让原有管线，避免对原有管线造成不利影响；金属管避让非金属管，因为金属管较易弯曲、切割和连接；冷水管避让热水管，因为热水管往往需要保温层，造价高；给水管道避让排水管道，因为排水管多为重力流，且管内污物易发生堵塞，故应直接排至室外；低压管避让高压管，因为高压管造价高；附件少的管道避让附件多的管道,这样有利于施工操作和检修、更换管件；

步骤七、根据优化后的模型中分别选择管线分支、变径和弯头处设置的剖视图，按照在剖视图中管线的空间位置，初步设计吊架尺寸，并对吊架进行受力计算和复核，完成吊架的形状和尺寸设计；

根据MEP管线的负荷，计算合理的吊架的距离，完成吊架的平面布置；

根据步骤一的设计要求，计算管线分支、变径和弯头设计是否合理，不合理重新本步骤，完成优化设计，输出成品图并受力分析，记录数据于文件管理系统；

步骤八、将文件管理系统的步骤一至步骤七的材料，输送专家组复审，并记录评审结果，未通过优化步骤一至步骤七的输出结果；

步骤九、核算步骤一至步骤八所需资金，估算成本，不符合成本要求是重新回到步骤一至步骤八，结果通过核算后并记录估算成本于文档管理系统；

步骤十、通过专家组复审的设计，记录专家组通过数据于文件管理系统，再根据吊架的设计选择相应尺寸的槽钢和角钢，在施工现场加工、制作吊架，按照模型中吊架的平面布置进行施工安装，再依据MEP模型中管线的空间布置，从上向下进行MEP管线施工。

优选的，所述管线的BIM模型数据包括各专业管道的种类、管道材质、直径、长度、平面位置、标高、管道编号、管道附件、管道连接件和连接方式及所有与管道相关的内容，并记录数据于文件管理系统。

优选的，所述吊架的三维BIM模型数据包括吊架形状样式、材质、平面位置、标高、宽度、连接方式及所有与吊架相关的内容,并记录数据于文件管理系统。

优选的，所述管线分支、变径和弯头核算数据包括管线分支强度、刚度和承载力计算，所述变径和弯头的核算数据均包括截面应力分布和连接强度，并记录数据于文件管理系统。

优选的，所述成品图均包括二维图、三维图、参数表和实体模型，所述参数表包括吊架和管线参数特征和配件表，所述吊架模型每层层数及部件的数据编号标注，并记录数据于文件管理系统。

优选的，所述成品图的受力分析包括吊架整体受力分析、吊架部件受力分析、管线的整体受力分析和管线单独部件的受力分析，所述成品图的受力分析适于通过有限元分析。

优选的，所述吊架包括立柱和横担，所述立柱与横担固定连接，所述立柱设有两组，两组所述立柱分布于横担的两端，所述吊架上的管线分布适于整体上遵循从上至下分为风管、桥架和水管；

所述吊架依据横担分布设置层数，当桥架与水管布置在同一层时，所述桥架与水管分别位于横担上。

与现有技术相比，本发明可以获得以下技术效果：

本发明针对场馆中的吊架进行设计，避免前期设计不合格造成的安装问题、质量问题、成本问题以及后期维护问题，设计数据存储在文件管理系统，利于审查部门审查和专家组考量，设计回路具有自我审查，集中安排在前期设计，减少后期问题的出现；针对风管、桥架和水管的分布设置具有合理性，间距留有空间，便于后期维护，都大大节约后期成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的设计方法的流程图；

图2是本发明的实施例1中的吊架上管线(含有支架)的分布图；

图3是本发明的实施例1中的吊架上管线(不含有支架)的分布图。

图中：1、立柱；2、横担；3、排烟管；4、新风管；5、安防桥架；6、排风管；7、第一强电桥架；8、第二强电桥架；9、弱电桥架一；10、弱电桥架二；11、弱电桥架三；12、弱电桥架四；13、消防桥架；14、蒸汽凝结水管；15、冷凝管；16、中水给水管；17、热水给水管；18、消防水炮管；19、消火栓管；20、自动喷淋管。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

实施例1

如图1所示：一种基于BIM技术的场馆吊架的设计方法，包括以下步骤：

步骤一：确定场馆吊架及管线的设计规则，列出章程；

步骤二：收集并整理图纸，将图纸扫描输入文件管理系统；

步骤三：根据文件管理系统内的设计图纸，确定BIM模型中需要用到的各类吊架和管线的Revit文件，建立吊架和管线的模型，选择吊架为多层结构；

步骤四：根据实际BIM模型分类，将步骤三的建筑模型与结构模型链接到机电模型中，组合模型并根据步骤一的规则进行综合布置，输出管线与吊架的分布图，不符合步骤一的规则时，返回步骤二至步骤三；

步骤五：对BIM模型进行MEP碰撞检查，模型冲突重新回到步骤三选择模型或回到步骤四重新链接，记录符合标准的模型于文件管理系统，根据实际需要在Revit软件检查硬碰撞，在Navisworks检查软碰撞；

步骤六：依据分布图中的吊顶标高、控制标高、MEP图纸完成MEP专业间的管线初步协调布置，对于需要安装的桥架、风管和水管在空间高度上集中布置，设计布置原则包括以下：

a.桥架安装在水管上方、直径小的管道避让直径大的管道、具有压力的管道避让不具有压力的管道；

b.当管道需要保温时，管道布置空间包括保温层双层厚度和管道相加的总直径；

c.当MEP中单类管线无法在同一层布置时，将风管分别与水管和桥架组合布置在同一层；

d.当桥架与水管布置在同一层时，桥架与水管间距在150mm～800mm；

e.对于MEP管线布置时，需要预留施工和维修空间，在吊架水平面的中间空隙M并留出500mm～800mm的操作空间；

f.对于MEP管线在每层位置的高度保留空隙不小于150mm；

g.同层管线布置原则：同层MEP管线布置时，先考虑体积大的管线放置位置并作为参考点，后布置体积小的管线，其次，每层布置MEP管线由两端向中心靠近；

检查MEP管线碰撞,完成碰撞点的协调，完成MEP管线的协调优化，优化后的MEP管线分布满足步骤一的设计规则，记录布置原则于文档管理系统。

具体的，还满足以下布置规则：小管避让大管；临时管线避让长久管线；新建管线避让原有管线；金属管避让非金属管；冷水管避让热水管；给水管道避让排水管道；低压管避让高压管；附件少的管道避让附件多的管道。各种管线在同一处布置时，还应尽可能做到呈直线、互相平行、不交错，还要考虑预留出施工、安装维修更换的操作空间，设置支柱、吊架的空间以及热膨胀补偿。

步骤七、根据优化后的模型中分别选择管线分支、变径和弯头处设置的剖视图，按照在剖视图中管线的空间位置，初步设计吊架尺寸，并对吊架进行受力计算和复核，完成吊架的形状和尺寸设计；

根据MEP管线的负荷，计算合理的吊架的距离，完成吊架的平面布置；

根据步骤一的设计要求，计算管线分支、变径和弯头设计是否合理，不合理重新本步骤，完成优化设计，输出成品图并受力分析，记录数据于文件管理系统；

步骤八、将文件管理系统的步骤一至步骤七的材料，输送专家组复审，并记录评审结果，未通过优化步骤一至步骤七的输出结果；

步骤九、核算步骤一至步骤八所需资金，估算成本，不符合成本要求是重新回到步骤一至步骤八，结果通过核算后并记录估算成本于文档管理系统；

步骤十、通过专家组复审的设计，记录专家组通过数据于文件管理系统，再根据吊架的设计选择相应尺寸的槽钢和角钢，在施工现场加工、制作吊架，按照模型中吊架的平面布置进行施工安装，再依据MEP模型中管线的空间布置，从上向下进行MEP管线施工。

所述管线的BIM模型数据包括各专业管道的种类、管道材质、直径、长度、平面位置、标高、管道编号、管道附件、管道连接件和连接方式及所有与管道相关的内容，并记录数据于文件管理系统。

所述吊架的三维BIM模型数据包括吊架形状样式、材质、平面位置、标高、宽度、连接方式及所有与吊架相关的内容,并记录数据于文件管理系统。

所述管线分支、变径和弯头核算数据包括管线分支强度、刚度和承载力计算，所述变径和弯头的核算数据均包括截面应力分布和连接强度，并记录数据于文件管理系统。

所述成品图均包括二维图、三维图、参数表和实体模型，所述参数表包括吊架和管线参数特征和配件表，所述吊架模型每层层数及部件的数据编号标注，并记录数据于文件管理系统。

所述成品图的受力分析包括吊架整体受力分析、吊架部件受力分析、管线的整体受力分析和管线单独部件的受力分析，所述成品图的受力分析适于通过有限元分析。

所述吊架包括立柱1和横担2，所述立柱1与横担2固定连接，所述立柱1

设有两组，两组所述立柱1分布于横担2的两端，所述吊架上的管线分布适于整体上遵循从上至下分为风管、桥架和水管；

所述吊架依据横担2分布设置层数，当桥架与水管布置在同一层时，所述桥架与水管分别位于横担2上。

如图2为包含支架的吊架管线分布图，图3为不包含支架的吊架管线分布图，吊架包括立柱1和横担2，吊架内部最上层为第一层，包括排烟管3、新风管4、安防桥架5和排风管6，其中排烟管3、新风管4和排风管6为风管，安防桥架5属于桥架，安防桥架5放置中间体积较小，避免风管之间干扰，新风管4与排风管6高度之和小于排烟管3，设置支架使新风管4与排风管6分隔；第二层布置第一电桥架7和第二电桥架8，皆属于桥架；第三层布置弱电桥架一9、弱电桥架二10、弱电桥架三11、弱电桥架四12、消防桥架13、蒸汽凝结水管14和冷凝管15，蒸汽凝结水管14与冷凝管15属于水管，其余同层属于桥架，消防桥架13与蒸汽凝结水管14布置为200mm；第四层布置中水给水管16、热水给水管17、消防水炮管18、消火栓管19和自动喷淋管20，皆属于水管；图中吊架水平面的中间空隙M均为600mm。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。