基于BIM技术的工厂化预制加工技术

发表时间:2019/12/18   来源:《基层建设》2019年第26期   作者:吴侃
[导读] 摘要:目前,国内施工单位主要推行“工厂型”、“现场型”、“移动型”三种预制工厂化的模式,项目可根据施工任务量、进度要求等因素进行选择。
        中国水利水电第三工程局有限公司  陕西西安  710000
        摘要:目前,国内施工单位主要推行“工厂型”、“现场型”、“移动型”三种预制工厂化的模式,项目可根据施工任务量、进度要求等因素进行选择。本文以规模最大的“工厂型”预制模式,对风管工厂化预制加工技术进行了研究。
        关键词:BIM技术;工厂化;预制加工技术
        一、工厂化预制的基本条件
        “工厂型”预制模式即为固定型管道预制模式。其主要特征如下:
        1、预制有固定场地、建有标准厂房,根据预制流程,合理进行平面布置。包括堆放场、分区车间、办公休息室、道路、供水、供电等。
        2、实现预制流水作业。配备管道预制专用机械设备和物流传送线,关键工序建立流水作业的生产模式,形成管道下料、破口、组对、焊接,把整个装置的管道预制工作全部完成。
        3、装备先进的机械设备,除了宽敞的钢结构厂房、起重机械以外,还配备了管道定长下料设备、坡口加工设备、管件组对设备、管道焊缝自动焊接设备、全位置焊接设备电源、机头、控制软件系统及其他辅助设备等。
        4、在工厂化预制中引进计算机辅助管理,建立设计图-管道单线图-预制管段图-预制段图的二次设计流程。也可采用BIM技术与机电管线预装配深化设计相结合的方式,提高机电综合管线深化设计图的精度,以保证管线预制加工图的精度及制图效率。
        二、BIM技术在建筑施工中的应用特点
        1、深化设计
        深化设计主要包括:机电深化设计和钢结构深化设计。大型机电安装项目可以整合建筑、结构、机电等专业模型。进行碰撞检查,调整管线,解决实际施工中难以发现的问题。其次,在钢结构深化设计中采用BIM技术进行三维建模,直观地模拟钢结构构件的空间三维布置。通过提前碰撞检查,可以优化方案,有效解决施工图设计缺陷。利用钢结构BIM模型,在钢结构加工前对具体钢构件、节点的构造方式、工艺做法和工序安排进行优化调整,有效指导制造厂工人采取合理有效的工艺加工,提高施工质量和效率,降低施工难度和风险
        2、施工问题预知性
        BIM技术不仅可以用于建筑设计的三维成像,还可以模拟一些场景和事件。BIM的三维技术可以进行碰撞检测,从而减少施工阶段的误差和损失,并采用最佳方案。
        3、三维可视化
        在建筑工程施工中,该技术的应用具有明显的三维可视化特征,也可以促进施工的顺利进行。传统的设计方法只能在后续施工操作中根据二维设计图纸进行处理,这使得施工人员难以更准确地理解设计师传达的信息,从而导致偏差和理解问题。BIM技术可以通过信息模型呈现三维可视化模型,通过该技术建立的模型可以实现空间设计的高精度可视化效果,还可以虚拟施工,这样才能够更好的辅助工程施工人员作业操作,在模拟过程中有什么问题也能够及时发现,并解决。除了这些,当设计数值等发生变化时,相关数据会自动更新,避免了因为数据变更不及时造成的损失,确保设计内容可以规范化的落实到施工过程中。
        三、风管厂预制的基本要求
        在中国,工业管道厂预制技术基本成熟。在以石油和化学工业为代表的项目建设中,管道工厂预制技术已被广泛使用。但在民用建筑电气和机械工程中,管道工厂预制技术的应用仍处于发展的初级阶段,需要进一步探索和推广。BIM技技术与工厂预制加工和现场组合安装相结合,可以提高机电安装行业的生产效率和施工质量。例如:用于机电工程的矩形管道包括带角钢的法兰管道,普通板法兰管道,德国法兰管等。这些管道都可以采取预制,有关预制需要满足的条件有以下几点:①用于工厂化预制的风管必须是标准化产品。所谓的标准,即长度相同、尺寸相同等等;②第二个要具备的条是能够进行批量化。所谓批量化的产生,是在人工多次重复工作的基础上科技的进步的体现。批量化生产多是由机器完成,与人工加工、处理对比,其产品质量相对较高,且误差较小,有助于提高生产力。③具备定制性。当安装空间和操作空间都十分有限且安全系数较高的情形下,可以考虑定制。

而且预制加工产品需要符合风管预制规范,比如镀锌钢板需要达到规定的厚度进行制造,对于法兰的偏差、咬口形式也要有所规定,从而保证成品的质量;④还应当能够满足规范要求。拿镀锌的钢板通风管道为例,其必须要满足的是厚度最小。
        四、管道工厂预制施工过程
        ①准备图纸:将BIM模型转换为预制设计图纸模型,指导工厂生产和加工,既降低了现场测绘成本,又保证了工件的精度,为预制创造了条件,有效提高了成品率。在保证优质管道生产的前提下,减少返工,提高现场作业安全性。图纸需要根据不同的形式来决定,例如:风管纸质版的蓝图或者白图、风管风管CAD的电子版文档及风管模型等的电子版文档及风管模型等。②分段:风管的材料决定风管的类型和风管的管径,不同风管材料,其标准节长度不同。在无法使用标准节的情况下,还会出现非标准节,包括超短节和超长节。对于超短节,其要求是最短的距离大于200mm。在制作图纸之间就应把这个条件考虑进去,否则需要做出调整使得最短边长度大于200mm。调整时可以灵活考虑,当超短节无法完成时,可以考虑标准节,这样短节的出现就有所避免了。
        对于阀门等产品也有固定的尺寸,阀门与墙的距离大小也是有要求的。经常打开的亦或是经常用到的阀门大小210mm,不用的常期处于关闭状态下的阀门大小为320mm。用于防火的阀门与墙之间的间距应该大于200mm。预定工作中,需要根据这些数据对阀门的位置及空间进行调整。消音器以及软管预制要求与阀门类似。
        五、具体案例分析
        在某金融中心项目施工过程中,对其风管预制加工工作进行了归纳总结,对工厂化预制以及现场安装起到较好的指导性作用以及示范作用。
        1、模建筑信息建模(BIM)
        借助于trefit对该建筑进行三维建模对该建筑进行三维建模,将建筑、电气、给排水模型连接在一起,进行综合管线排布。在此过程中,要保证模型之间实现良好的匹配。
        2、优化方案后进行加工
        首先,在上述综合管线模型的基础上,需要综合考虑风管预制的加工生产条件,将其进行综合排布后,对其他相关模型进行隐藏处理,进而获取需要预制加工的部分;其次,对预制风管进行分段处理后,需要考虑整体的施工要求以及加工厂的现实条件要求,最终确定分段模型。参照模型出具分段CAD图和预制加工下料单图和预制加工下料单;再次,需要进行CAD图以及三维视图的导出,将其作为参照,进行现场施工指导,尽量降低施工误差,减少预制加工报废情况的发生。
        六、预制加工的经济价值
        1、提升工程质量
        预制加工工厂主要采取流程化的作业程序,生产过程标准规范,很好地控制了材料的剪切比例,降低了工程误差,提高了施工的质量。
        2、缩短现场施工工期
        工厂化预制将现场的一些工序搬离现场,在现场的工作之前就已经开始进行生产,有效提升生产的整体效率。机电安装工程整体上工期紧张,安装任务复杂,通过工厂化预制可有效节约时间,缩短工期。
        3、减少安全事故的发生次数
        多数现场工作都进行的工厂内转移,改为工厂内生产,有效降低了现场高空作业的危险性以及交叉作业带来的隐患性。充分保障施工的安全性,明显降低事故的发生。
        结束语
        通过将BIM技术与工厂化预制加工技术相结合,能够更加直观化、立体化的将工程项目呈现出来,明确不同构件之间的关系,根据建设需求及建设目的,对工程方案进行调整,为构件预制加工提供更加准确的资料,提高工程建设质量和施工效率,节约工程成本。
        参考文献:
        [1]郝际平,孙晓岭,薛强,樊春雷.绿色装配式钢结构建筑体系研究与应用[J].工程力学,2017,34(01):1-13.
        [2]曹杨,陈沸镔,龙也.装配式钢结构建筑的深化设计探讨[J].钢结构,2016,31(02):72-76.
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