基于BIM吊装工艺模拟方法的研究

基于BIM吊装工艺模拟方法的研究

中国一冶工业炉公司“烈火”QC小组

一、工程简介及背景

在干熄焦技术推广过程中，我公司承接了不少干熄焦工程项目的建设任务，在干熄焦施工方面积累了一些经验，但也发现了一些问题，譬如干熄焦异形钢构件，制作质量难易保证；大型构件或设备安装及校正难度大；多专业，多系统交叉，使得施工成本投入大，利润低等，同样阻碍了干熄焦技术的推广。

图1 干熄焦工程图

提升机是干熄焦系统的关键设备，运行于提升框架和干熄炉顶轨道上。丰城新高140t/h干熄焦工程位于江西省丰城市，是我公司首个BIM应用试点项目。本工程提升机配套140t/h干熄焦，全套设备重约185t，额定起重量59t，焦罐提升高度35m，行程12.33m，位于干熄焦本体框架+45.22m轨道上，车轮跨距12m。提升机由车架、起升机构、运行机构、机器房、吊具等组成。

图2 提升机示意图

二、小组简介

“烈火”QC小组成立于2011年3月，小组成员秉承团结协作开拓创新的团队精神，多项成果在行业和国家获奖，被评为2013、2014、2015年度全国优秀质量管理小组称号。

制表人：吴旭制表时间：2015 年4 月8 日

三、选择课题

1、选题理由

选题理由表表2 体吊装条件，需进行合理拆分，利用现场塔吊配合220吨吊机完成吊装

图3 提升机散件图

而现有技术提升机车架不论是整体吊装还是分体吊装，均采用了300机，这种条件下的设备安装，我们首次遇到。见下图。

图4 提升机吊装

图5 吊装规范中规定安全距离

图6 吊机事故图例

从图中可以看出，大多吊机倾翻事故均由于违反操作规程，失去了平衡。一个直径140厘米，长4米左右的水泥管将小吊车倾翻。

下图为早期制定提升机专项安全吊装方案，其二维CAD图不利于直观表达，影响专家论证、现场交底的效率。

图7 吊装安全专项方案

制表人：管安康、蔡亮、苏毅制表时间：2015年4月10日

2、课题选定

图8 制图人：夏春 制图时间：2015 年4 月13日

表4

制表人：吴旭、苏毅 制表时间：2015年4月13日

图9 带激光测距的吊装模拟装置示意图本方案为采用固定在活动支架上的光束发射装置，如激光笔，转模拟吊机起重臂的摆杆路径，光束无限延长，距离大于吊装的范围，吊装中容易出现卡杆的位置，通过检测碰撞，调节吊杆碰撞测试仪的位置，精确定位。操作分析1：操作原理类似经纬仪，能锁定轴线与干熄焦中心轴重合，光束发射装置在天色较暗的环境下使用更为清晰，还可以增加数字显示功能，光束遇到障碍自动移动功能，等；

操作分析2：必须在需要做碰撞的构件安装以后使用。

公司有目镜老化、精度不够需要淘汰的测量仪器，更换激光笔、科检测即可投入使用，费用经过咨询，改造单一功能费用为优点：结构简单，检测碰撞快速，稍作培训，施工人员都会操作。缺点：必须在需要做碰撞的构件安装以后使用。

带激光测距的吊装模拟装置的研制

基于BIM 吊装工艺模拟方法的研究

课题选定

表5

制表人：吴旭、蔡亮 制表时间：2015年4月13日

表6

制表人：吴旭、蔡亮 制表时间：2015年4月13日

图10 基于BIM 吊装工艺模拟方法示意图将主杆最大仰角吊装的运行轨迹与干熄焦本体钢架吊车梁，参考数据。

优点：现有模型精度高，借助BIM 软件能够准确分析模拟吊装方案，可视化效果好，是对传统方案论证和交底方法的突破。

缺点：对软硬件配置要求高，适合专业团队操作。

课题评价表

难易程度 操作性

精确性

经济性带激光测距的吊装改造精密设备较为复杂改造费用为

基于上述选题理由和分析，为满足大型设备或构建的安装要求，为吊装过程研发可靠的工艺模拟方法，小组成员一致认为此次活动的课题为：《基于BIM吊装工艺模拟方法的研究》。

通过网络查新及同行业查新，未见有相同创新研究的报道。

3、小组计划进度表

QC小组活动计划进度表表7

制表时间：2015年4月15日

四、设定目标

1、目标设定

根据《建筑施工起重吊装安全技术规范》，吊机主杆在运行旋转时，与干熄焦本体钢架一侧的吊车梁端部保证≧安全距离1米。小组成员依据220T吊车性能表、相关的操作规程及结合现场实际情况准确得出吊机相关参数，确定了本次活动的目标是，研究大型构件吊装模拟方法使吊机臂杆与安装好的构件的水平距离=1米。

2、目标分析

1）我公司专门成立了BIM团队，并配备了相应的软硬件平台。公司对创新非常支持，会提供许多材料资源；

图11 BIM团队软件平台图12 BIM团队硬件平台及工作室2）本工程是BIM技术应用试点工程，建有完整的BIM模型，其中干熄焦主体框架模型精度达到LOD400，提升机模型精度LOD100，能够满足分析模拟的要求；

图13 整合后完整项目模型

3）QC小组成员结构包括技术中心主任、项目经理、技术总工、高级技师，参与设计制作的创新成果有20余项专利授权，QC小组活动曾获2013、2014、2015年度全国优秀质量管理小组称号。

从以上3个方面得出，小组有信心实现本次QC活动研究课题目标。

五、提出方案，确定最佳方案

（一）.方案提出

根据方案评价选择表，小组围绕“基于BIM吊装工艺模拟方法”展开讨论，运用头脑风暴法，对吊机参数化、杆长仰角、吊车站位、吊装模拟等六大问题，进行充分讨论，并将结果用系统图整理如下：

图14 制图人：田红云制表时间：2015 年4月22 日

优点：建立三维模型方便，速度相对较快，模

型与实体机械外观相近，可视化效果好，能进

行动态观察。

缺点：没有专门的参数化功能，需要对关键帧

进行换算。

制表人：夏春、管安康制表时间：2015年4月23日