一种基于BIM的钢结构厂房预拼装方法与流程

本发明涉及钢结构预拼装领域，具体涉及一种基于bim的钢结构厂房预拼装方法。

背景技术：

钢结构预拼装是将分段制造的超长度、大跨度的柱、梁、桁架、支撑和多层钢框架结构，特别是用高强度螺栓连接的大型钢结构、分块制造和供货的壳体结构等，在出厂前进行平立面整体组装是控制质量、保证构件顺利进行安装的有效措施。

构件预拼装要有较宽阔平整的场地，较大的起重设备，高于12m以上的作业空间和根据预拼装构件类型所设置的台架。预拼装台架应设置基础，台架上表面要平整，保持在同一水平面上，台面高度应方便操作。台架梁用大型工字钢制作，设置间距需满足拼装构件侧向刚度。构件应在自由状态下拼装，连接螺栓应能顺利穿入孔内。预拼装方法分为整体预拼装、分段预拼装和分层预拼装。

预拼装需要运用与现场施工几乎相同的机械设备、足够大的场地、足够的人工和工时，成本很高，占到钢构件制造总成本的10-25％。即使有时不得不采用折中的平装方案来代替立体预拼装方案，效果不尽人意而难度和成本同样很大。

建筑信息模型bim(buildinginformationmodeling)，是当前建筑领域工业化研究的新热点问题之一。它是以建筑工程项目的各项信息数据作为模型的基础，进行建筑三维模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化、协调性、模拟型等特点。

技术实现要素：

本发明的目的为解决钢结构实体预拼装方法中存在的难度大、费用高、工期长的问题而提供的一种省去实体预拼装基于bim的钢结构厂房预拼装方法。

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于bim的钢结构厂房预拼装方法，该方法包括以下步骤：

步骤一，在tekla中间新建立钢结构构件，并建立钢结构构件的参数化专项族库，参数化专项族库包含钢结构构件的材质、规格、尺寸、标高、螺栓孔、螺纹参数化信息，通过修改参数化专项族库中的参数化信息来修改钢结构构件模型；

步骤二，在tekla软件里将钢结构构件进行分类编号，导出各个钢结构构件的cad详图，所述的cad详图包括钢结构构件的尺寸、材质、规格、细部节点、数量信息，工厂依据cad详图进行加工生产；

步骤三，对加工生产完成的钢结构构件进行三维扫描，扫描完成后导入电脑得到各个钢结构构件的三维点云数据，将点云数据导入bim软件tekla，依据点云数据建立加工构件专项族库，模型包含构件的材质、规格、尺寸、标高、螺栓孔、螺纹参数化信息，通过修改信息的参数来修改钢结构构件模型；

步骤四，将设计构件族库与加工构件族库进行拟合，得出加工构件实体误差，对超出允许误差的构件进行返厂加工，直至所有的构件都满足要求；

步骤五，根据满足误差的加工构件族库在tekla中模拟进行整体预拼装，拼装完成后，建立空间坐标系，选取构件之间连接节点的螺栓孔中心点为关键点，得到关键点的坐标值；连接节点为工字形双肢柱与钢架斜接头之间、工字形实腹钢梁与钢架斜接头之间等。

步骤六，施工现场进行实体构件安装，在拼装每个构件之间节点连接位置时，拼装完成后对整体进行三维扫描，得到点云数据导入tekla后获取关键点的坐标值，并和步骤五得到的关键点坐标值对比，对超出误差范围的关键点在现场及时进行调整，完成钢结构实体安装。

选用tekla软件进行钢结构厂房预拼装，能进行精细的钢结构细部设计，准确获取关键点的三维坐标，得到钢结构的预拼装误差。

采用三维扫描仪扫描加工构件，获取钢结构构件的点云数据，以提高依据三维点云数据建立的构件模型精度，减小测量误差对拼装误差的影响。

采用这种基于bim的钢结构厂房预拼装方法，具有以下优点：

1、通过建立的设计构件专项族库与加工构件族库拟合，消除构件加工误差，提高生产加工精度。

2、在实体安装过程中，实时获取构件连接的关键点坐标，并和预拼装得到的关键点坐标对比，消除安装误差，提高安装精度。

3、省去实体预拼装步骤，节省成本，缩短工期。

附图说明

图1是钢结构厂房右立面图；

图2是钢结构厂房正视图。

图中：1、工字形双肢柱；2、工字形实腹钢梁；3、钢架斜接头；4、墙皮柱；5、山墙走道板桁架；6、屋面檩条；7、柱子；8、柱间支撑。

具体实施方式

基于bim的钢结构厂房预拼装方法，该方法包括以下步骤：

步骤一，在tekla软件里建立钢结构构件，并建立构件的参数化专项族库，模型包含构件的材质、规格、尺寸、标高、螺栓孔、螺纹参数化信息，可以通过修改信息的参数来修改模型；

步骤二，在tekla软件里将钢结构构件分类编号，导出各个构件cad详图，所述的详图包括构件的尺寸、材质、规格、细部节点、数量信息，工厂依据图纸进行加工生产；

步骤三，对加工生产完成的构件三维扫描，扫描完成后导入电脑得到各个构件的三维点云数据，将点云数据导入bim软件tekla，依据点云数据建立加工构件专项族库，模型包含构件的材质、规格、尺寸、标高、螺栓孔、螺纹参数化信息，可以通过修改信息的参数来修改模型；

步骤四，将设计构件族库与加工构件族库进行拟合，得出加工构件实体误差，对超出允许误差的构件进行返厂加工，直至所有的构件都满足要求；

步骤五，根据满足误差的加工构件族库在tekla中模拟进行整体预拼装，拼装完成后，建立空间坐标系，选取构件之间连接节点的螺栓孔(工字形双肢柱1与钢架斜接头3之间、工字形实腹钢梁2与钢架斜接头之间3等)中心点为关键点，得到关键点的坐标值；

步骤六，施工现场进行实体构件安装，在拼装每个构件之间节点连接位置时，拼装完成后对整体进行三维扫描，得到点云数据导入tekla后获取关键点的坐标值，并和步骤五得到的关键点坐标值对比，对超出误差范围的关键点现场及时调整，完成钢结构实体安装。

尽管上面对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于BIM的钢结构厂房预拼装方法，包括以下步骤：按照规范设计并建立设计构件专项族库；导出钢结构构件加工图，对加工图进行编号，加工生产；对已加工完成的所有构件进行三维扫描，获取点云数据，依据点云数据建立加工构件族库；将设计构件族库与加工构件族库进行拟合，得出加工构件实体误差，对超出允许误差的构件进行返厂加工；根据满足误差的加工构件族库在TEKLA中模拟进行整体预拼装，得到关键点坐标；施工现场进行实体构件安装，实时监测关键点坐标值，对超出误差范围的关键点及时调整。本发明解决了钢结构厂房实体预拼装难度大、费用高、工期长的问题。

技术研发人员：刘占省;韩泽斌;赵雪锋;王竞超;张维廉
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2017.06.13
技术公布日：2017.10.20