一种基于BIM技术的装配式工程塔吊布置方法

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，具体涉及一种基于BIM技术的装配式工程塔吊布置方法。

背景技术

BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)技术是一种应用于工程设计建造管理的数据化工具，通过参数模型整合各种项目的相关信息，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息做出正确理解和高效应对，为设计团队及包括建筑运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。

建筑工程中，塔吊的选型及布置是决定项目上物资材料水平和垂直运输快慢的关键，直接影响到项目进度，塔吊有许多优点，在房屋建筑中覆盖面广，可以同时为多栋建筑物服务，占地面积小，使用费用也相对较低，但由于塔吊类型众多，塔吊的布置根据现场实际需求不同而不同，尤其在装配式工程中，构件数量多，吊装量大，塔吊的布置和选型更为重要，由于塔吊一旦安装后位置固定不动，如果在选型布置之初未考虑周全，在使用过程中发现问题后再做更改就需要增加一定费用，因此对如何做好建筑工程中塔吊选型布置一直是个难题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在的问题和不足，提供一种基于BIM技术的装配式工程塔吊布置方法，提升了整体的工作效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于BIM技术的装配式工程塔吊布置方法，该装配式工程塔吊布置方法的工作步骤包括：

步骤一：获取拟建设建筑群的总设计图，并获取拟建设建筑物的建造蓝图，再将各个拟建设建筑物的建造数据输入BIM软件，使用BIM软件建立初始总建筑群模型，并向初始总建筑群模型中添加主要道路、车辆出入口以及周边建筑物的建造数据，并将周边建筑物的边界标识为红色区域，从而得到初始施工模型；

步骤二：获取施工信息，根据天气预报预测环境信息，将这些施工信息输入BIM软件，向初始施工模型中添加若干材料堆放区域，从而完善初始施工模型，结合初始施工模型，推导出初步施工方案的三维模型；

步骤三：根据初步施工方案对施工所需的各类构件进行建模，并在建模时得到施工所需的各类构件的名称信息、尺寸信息和重量信息，将其中需要吊装的各类构件的名称信息、尺寸信息和重量信息输出为构件信息统计表；

步骤四：确定构件信息统计表中的构建信息准确无误，再获取塔吊的工作信息，并获取施工现场的规划信息，将塔吊的工作信息输入BIM软件，根据塔吊的工作信息和构件信息统计表通过BIM软件初步确定塔吊的吊重类型和每个吊重类型所需的数量，再向初步施工方案的三维模型中添加所确定的各个塔吊，初步确定塔吊的位置，确保塔吊的工作范围能够覆盖所有建筑后，通过BIM软件输出初始平面布置图；

步骤五：根据初始平面布置图的各项位置信息，结合实际的施工现场的规划，最终确定塔吊的类型、每种类型的塔吊的数量以及各个塔吊的布置位置，并通过BIM软件调整并建立最终施工方案的三维模型，从而推导出塔吊布置的最终平面布置图。

作为发明进一步的方案，在进行步骤一时，所述拟建设建筑物的建造数据包括各个拟建设建筑物的外形尺寸数据，并将各个拟建设建筑物的最大设计高度提取出来，与布置在该拟建设建筑物一侧的塔吊的高度进行比对，在步骤三时，BIM软件在确定塔吊的吊重类型时将塔吊的工作高度设置为比该塔吊工作范围内拟建设建筑物的最大设计高度高十五米的高度。

作为发明进一步的方案，在进行步骤三时，所述施工所需的各类构件的名称信息为该构件所属种类、名称和型号，所述施工所需的各类构件的尺寸信息为构件在单次吊装时的长、宽和高，所述施工所需的各类构件的重量信息为构件在单次吊装时的总重量。

作为发明进一步的方案，在进行步骤四时，所述塔吊的工作信息包括塔吊的工作半径、单次最大起吊重量、最远工作半径时的最大起吊重量以及塔吊的使用费用，在将塔吊的工作信息输入BIM软件之前，先对塔吊进行吊重检测，随后对将塔吊允许吊重与所需吊装的构件的重量进行对比，随后根据对比结果对塔吊的安全数据进行测算和筛选，并根据需要起吊的构件的重量和尺寸，通过BIM软件筛选，得到单次最大起吊重量超过构件重量的所有塔吊，随后通过BIM软件确定施工工期阈值，并与初步施工方案中的施工工期进行比对，当初步施工方案中的施工工期大于阈值时，选择使用费用最低的塔吊，当初步施工方案中的施工工期小于阈值时，选择单次起吊重量最大、工作半径最长的塔吊。

作为发明进一步的方案，在进行步骤四时，通过BIM软件判断每个塔吊的工作范围是否有重叠部分，如果有则在初步施工方案的三维模型中调整塔吊的位置直到重叠部分消失，如果没有则继续判断在所有的塔吊的工作范围叠加后，总工作范围能否覆盖所有拟建设建筑物占地范围，如果能覆盖则判定初步施工方案的三维模型合格并通过BIM软件输出初始平面布置图，如果不能，则再次调整塔吊的位置，在重叠部分最少的情况下确保所有塔吊的工作范围叠加后覆盖所有拟建设建筑物，随后判定初步施工方案的三维模型合格并通过BIM软件输出初始平面布置图。

作为发明进一步的方案，在进行步骤四时，当重叠部分在调整后达到最少范围时，将重叠部分内的塔吊进行标注，并将被标注的塔吊的工作时间信息输入BIM软件，通过BIM软件进行工作时间分配和工作范围分配，确定达到同一工作时间下重叠部分最多只有一座塔吊的效果，并通过BIM软件将工作时间分配和工作范围分配输出为重点塔吊工作时间表。

作为发明进一步的方案，在进行步骤四时，所述施工现场的规划信息包括临时道路的分布信息和周边建筑物的位置信息，所述临时道路的分布信息包括临时道路所覆盖的区域和临时道路使用的工作时间，所述周边建筑物的位置信息包括周边建筑物和拟建设建筑物的最短水平间距以及周边建筑的最大高度，将临时道路的分布信息和周边建筑物的位置信息输入BIM软件中，通过BIM软件调整塔吊的位置和该位置上塔吊的类型，并进行施工模拟。

作为发明进一步的方案，在进行施工模拟时，先进行施工进度的预计，随后添加塔吊，对各个塔吊的工作过程进行模拟，调整塔吊的位置和工作安排，当调整后在工作过程中各个塔吊相互之间互不干扰时，进行步骤五，得到最终施工方案，并输出最终施工方案的三维模型和塔吊布置的最终平面布置图。

作为发明进一步的方案，在进行步骤二时，所述施工信息包括施工工期、施工成本和施工人员人数，将施工信息输入BIM软件后，通过施工信息利用BIM软件预测施工进度，并根据施工进度预测施工时的材料的吊装速度，再根据吊装速度确定塔吊的吊重类型，所述环境信息包括施工期间的雨雪天数，所述施工期间的雨雪天数通过历史数据结合气象台公布的气象预报进行预测得出。

本发明的有益效果：

(1)本发明适用于施工前的场地平面布置，目的在于提高塔吊在场地平面布置中的智能性和效率性，本发明先获取拟建设建筑群的总设计图，并获取拟建设建筑物的建造蓝图，再将各个拟建设建筑物的建造数据输入BIM软件，使用BIM软件建立初始总建筑群模型，并向初始总建筑群模型中添加主要道路、车辆出入口以及周边建筑物的建造数据，将周边建筑物的边界标识为红色区域，从而得到初始施工模型，并以此为基础对塔吊的布置进行模型分析，从而对塔吊的位置布置进行更加科学合理地规划，避免因为规划不合理导致塔吊在使用时受到浪费而造成成本损失，或者因为实际使用需求的工作量大使得塔吊使用过度，从而既能消除了施工事故发生的可能，又能对塔吊的使用率进行合理的分配，并且既能节约使用成本和材料损耗，又能提高施工效率，在使用本发明时，塔吊根据大臂距离塔身的距离赋予允许吊重重量，并严格进行吊重检测，从而对构件重量与塔吊允许吊重进行对比，当构件重量超过塔吊在该距离的允许吊重时，进行报错提示，以令操作人员进行调整，并输入BIM软件，为之后的塔吊选型和布置做好准备，从而使得塔吊的布置更为经济科学。

(2)通过BIM技术的应用，将拟建设建筑群和施工模型进行三维化的转换，并将施工方案通过科学合理的方法进行预测，从而得到实际的施工进度预测数据，并对工程塔吊的使用过程和使用率进行了合理的预测，实现了工程塔吊机械参数的实时化和数据化动态管理，将工程塔吊的各项工作数据与实际的施工方案进行整合，使塔吊的使用效率最大程度的与施工方案相结合，避免出现塔吊在施工时数量不够或者由于施工现场的安排调度导致塔吊发生事故，提高了塔吊使用过程中的安全性和效率性，本发明结合BIM软件的计算功能，通过先进行对工程施工进度的预测，并结合工程施工进度的物料吊装的进度要求，结合BIM软件进行模拟，从而提高技术人员机械选型和塔吊选择的精度，减少规划中的不必要的浪费，从而提高工作效率，使施工过程省时省力并具有最佳的经济效益。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明中生成的塔吊位置的最终平面布置图；

图中：1、拟建设建筑物；2、主要道路；3、车辆出入口；4、临时道路；5、周边建筑；6、材料堆放区域。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示：一种基于BIM技术的装配式工程塔吊布置方法，该装配式工程塔吊布置方法的工作步骤包括：

步骤一：获取拟建设建筑群的总设计图，并获取拟建设建筑物1的建造蓝图，再将各个拟建设建筑物1的建造数据输入BIM软件，使用BIM软件建立初始总建筑群模型，并向初始总建筑群模型中添加主要道路2、车辆出入口3以及周边建筑物5的建造数据，并将周边建筑物5的边界标识为红色区域，从而得到初始施工模型；

步骤二：获取施工信息，根据天气预报预测环境信息，将这些施工信息输入BIM软件，向初始施工模型中添加若干材料堆放区域6，从而完善初始施工模型，结合初始施工模型，推导出初步施工方案的三维模型；

步骤三：根据初步施工方案对施工所需的各类构件进行建模，并在建模时得到施工所需的各类构件的名称信息、尺寸信息和重量信息，将其中需要吊装的各类构件的名称信息、尺寸信息和重量信息输出为构件信息统计表；

步骤四：确定构件信息统计表中的构建信息准确无误，再获取塔吊的工作信息，并获取施工现场的规划信息，将塔吊的工作信息输入BIM软件，根据塔吊的工作信息和构件信息统计表通过BIM软件初步确定塔吊的吊重类型和每个吊重类型所需的数量，再向初步施工方案的三维模型中添加所确定的各个塔吊，初步确定塔吊的位置，确保塔吊的工作范围能够覆盖所有建筑后，通过BIM软件输出初始平面布置图；

步骤五：根据初始平面布置图的各项位置信息，结合实际的施工现场的规划，最终确定塔吊的类型、每种类型的塔吊的数量以及各个塔吊的布置位置，并通过BIM软件调整并建立最终施工方案的三维模型，从而推导出塔吊布置的最终平面布置图。

在进行步骤一时，所述拟建设建筑物1的建造数据包括各个拟建设建筑物1的外形尺寸数据，并将各个拟建设建筑物1的最大设计高度提取出来，与布置在该拟建设建筑物1一侧的塔吊的高度进行比对，在步骤三时，BIM软件在确定塔吊的吊重类型时将塔吊的工作高度设置为比该塔吊工作范围内拟建设建筑物1的最大设计高度高十五米的高度。

在进行步骤三时，所述施工所需的各类构件的名称信息为该构件所属种类、名称和型号，所述施工所需的各类构件的尺寸信息为构件在单次吊装时的长、宽和高，所述施工所需的各类构件的重量信息为构件在单次吊装时的总重量，并以此为基础对塔吊的布置进行模型分析，从而对塔吊的位置布置进行更加科学合理地规划。

在进行步骤四时，所述塔吊的工作信息包括塔吊的工作半径、单次最大起吊重量、最远工作半径时的最大起吊重量以及塔吊的使用费用，在将塔吊的工作信息输入BIM软件之前，先对塔吊进行吊重检测，随后对将塔吊允许吊重与所需吊装的构件的重量进行对比，随后根据对比结果对塔吊的安全数据进行测算和筛选，并根据需要起吊的构件的重量和尺寸，通过BIM软件筛选，得到单次最大起吊重量超过构件重量的所有塔吊，随后通过BIM软件确定施工工期阈值，并与初步施工方案中的施工工期进行比对，当初步施工方案中的施工工期大于阈值时，选择使用费用最低的塔吊，当初步施工方案中的施工工期小于阈值时，选择单次起吊重量最大、工作半径最长的塔吊，通过结合实际施工过程进行遍历筛选，从而使对塔吊的选择结果实现最大的利用效率和最好的经济效益。

在进行步骤四时，通过BIM软件判断每个塔吊的工作范围是否有重叠部分，如果有则在初步施工方案的三维模型中调整塔吊的位置直到重叠部分消失，如果没有则继续判断在所有的塔吊的工作范围叠加后，总工作范围能否覆盖所有拟建设建筑物1占地范围，如果能覆盖则判定初步施工方案的三维模型合格并通过BIM软件输出初始平面布置图，如果不能，则再次调整塔吊的位置，在重叠部分最少的情况下确保所有塔吊的工作范围叠加后覆盖所有拟建设建筑物1，随后判定初步施工方案的三维模型合格并通过BIM软件输出初始平面布置图。

在进行步骤四时，当重叠部分在调整后达到最少范围时，将重叠部分内的塔吊进行标注，并将被标注的塔吊的工作时间信息输入BIM软件，通过BIM软件进行工作时间分配和工作范围分配，确定达到同一工作时间下重叠部分最多只有一座塔吊的效果，并通过BIM软件将工作时间分配和工作范围分配输出为重点塔吊工作时间表。

在进行步骤四时，所述施工现场的规划信息包括临时道路4的分布信息和周边建筑物5的位置信息，所述临时道路4的分布信息包括临时道路4所覆盖的区域和临时道路4使用的工作时间，所述周边建筑物5的位置信息包括周边建筑物5和拟建设建筑物1的最短水平间距以及周边建筑5的最大高度，将临时道路4的分布信息和周边建筑物5的位置信息输入BIM软件中，通过BIM软件调整塔吊的位置和该位置上塔吊的类型，并进行施工模拟，并以此为基础对塔吊的布置进行模型分析，从而对塔吊的位置布置进行更加科学合理地规划。

在进行施工模拟时，先进行施工进度的预计，随后添加塔吊，对各个塔吊的工作过程进行模拟，调整塔吊的位置和工作安排，当调整后在工作过程中各个塔吊相互之间互不干扰时，进行步骤五，得到最终施工方案，并输出最终施工方案的三维模型和塔吊布置的最终平面布置图，通过BIM技术的应用，将拟建设建筑群和施工模型进行三维化的转换，并将施工方案通过科学合理的方法进行预测，从而得到实际的施工进度预测数据，并对工程塔吊的使用过程和使用率进行了合理的预测，实现了工程塔吊机械参数的实时化和数据化动态管理，将工程塔吊的各项工作数据与实际的施工方案进行整合，使塔吊的使用效率最大程度的与施工方案相结合，避免出现塔吊在施工时数量不够或者由于施工现场的安排调度导致塔吊发生事故，提高了塔吊使用过程中的安全性和效率性，在进行吊重检测时，加强了构件重量与塔吊允许吊重的遍历对比，当构件重量超过塔吊在该距离的允许吊重时，进行标识，再通过对塔吊的调整和替换，避免塔吊由于吊重不足而发生安全事故。

在进行步骤二时，所述施工信息包括施工工期、施工成本和施工人员人数，将施工信息输入BIM软件后，通过施工信息利用BIM软件预测施工进度，并根据施工进度预测施工时的材料的吊装速度，再根据吊装速度确定塔吊的吊重类型，所述环境信息包括施工期间的雨雪天数，所述施工期间的雨雪天数通过历史数据结合气象台公布的气象预报进行预测得出，并以此为基础对塔吊的布置进行模型分析，从而对塔吊的位置布置进行更加科学合理地规划。

本发明在使用时，工作人员首先获取拟建设建筑群的总设计图，得到拟建设建筑物1的建造蓝图，并将各个拟建设建筑物1的建造数据输入BIM软件，使用BIM软件建立初始总建筑群模型，并向初始总建筑群模型中添加主要道路2、车辆出入口3以及周边建筑物5的建造数据，从而得到初始施工模型，再获取施工信息，并根据天气预报预测环境信息，向初始施工模型中添加若干材料堆放区域6，将这些施工信息输入BIM软件，从而完善初始施工模型，结合初始施工模型，推导出初步施工方案的三维模型，根据初步施工方案对施工所需的各类构件进行建模，通过BIM软件从初始施工模型中得到施工所需的各类构件的名称信息、尺寸信息和重量信息，并将其中需要吊装的各类构件的名称信息、尺寸信息和重量信息输出为构件信息统计表，当确定构件信息统计表中的构建信息准确无误后，再获取塔吊的工作信息，将塔吊的工作信息输入BIM软件，根据塔吊的工作信息和构件信息统计表通过BIM软件初步确定塔吊的吊重类型和每个吊重类型所需的数量，再向初步施工方案的三维模型中添加所确定的各个塔吊，初步确定塔吊的位置，确保塔吊的工作范围能够覆盖所有建筑后，通过BIM软件输出初始平面布置图，最后根据初始平面布置图的各项位置信息，结合实际的施工现场的规划，最终确定塔吊的类型、每种类型的塔吊的数量以及各个塔吊的布置位置，并通过BIM软件调整并建立最终施工方案的三维模型，从而推导出塔吊布置的最终平面布置图。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。