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基于BIM的抗震支吊架编码体系与智能设计研究

2022-07-02赵全斌于欣玉

土木建筑工程信息技术 2022年2期
关键词:吊架二维码抗震

赵全斌 程 浩 于欣玉

(1.山东建筑大学 土木工程学院,济南 250101; 2.德州黄河河务局,齐河 251100)

引言

我国属于受地震灾害影响较大的国家,地震出现的频率高、强度大、分布范围广。抗震支吊架是限制机电管线设备移动并抵抗水平地震力的支撑装置,在地震来临时将机电管线设施所受的地震力传递给建筑结构[1],从而保证机电管线设备系统不被破坏。应用BIM技术建立三维模型能够模拟地震时的受损程度[2],通过BIM技术的二次开发可有效解决设计重复性多、效率低等问题[3]。BIM技术的核心是信息数据的传递共享,对抗震支吊架分类和编码是信息传递共享的基础,基于BIM模型数据建立抗震支吊架编码体系,以BIM模型作为编码的载体能够高效传递信息,对抗震支吊架进行分类和编码是必要的[4]。

国内学者对支吊架设计研究和建筑部品信息分类及编码颇多,而未有基于Revit的抗震支吊架智能设计及编码体系研究。如满延磊等[5]和陈达[6]基于AutoCAD研发了支吊架辅助设计系统; 马勇军等[7]和刘济凡等[8]基于Revit开发了管道支吊架布置程序; 吴双月[9]和董政民[10]对建筑设施进行分类及编码,提出科学规范的编码体系。因此,在建筑工业化和信息化推动下,对抗震支吊架进行编码与智能设计具有必要性。

1 抗震支吊架分类与编码体系

《建筑信息模型分类和编码标准》[11]是2017年发布的一套比较成熟的建筑信息分类体系,其中按照建设成果中的元素类目,供热通风与空调和电气已有支吊架分类编码,给排水系统缺少支吊架分类编码,在标准中并未准确对抗震支吊架进行分类编码。建立科学性、可扩展性的抗震支吊架编码标准体系具有现实意义[12]。

为解决抗震支吊架从工程设计到建设、运营等不同阶段、不同参与方之间传递的信息更新不及时、文件不兼容等问题,统一信息编码标准能够有效地解决这一问题。在设计阶段各专业间信息表达准确、高效传递,以便信息在设计方和生产方双向流通,生产厂商充分了解设备功能做出生产准备,提高生产效率,为业主在运营管理中,对抗震支吊架安全、维修等方面实时监控。建立抗震支吊架分类编码体系,将设计、生产、施工、运维等方面编码的使用有效统一,进而实现抗震支吊架系统化和智慧化的管理。

1.1 抗震支吊架的分类

抗震支吊架的分类主要是依据系统属性和特征等,其基本方法有:线分类法、面分类法、混合分类法[13]。本文遵循科学性、可扩延性原则对抗震支吊架采用线分类法进行分类,分类清单如表1所示。

表1 抗震支吊架分类清单

1.2 抗震支吊架的编码体系设计

1.2.1 设计原理与思路

抗震支吊架的编码按元素进行分类,编码采用10位纯数字的形式,增加中类、小类和细类的方式,遵循合理性、可扩充性和规范性等原则。

1.2.2 编码结构

抗震支吊架采用5层代码,由一层表编码和四层分类编码组成。大类编码供热通风与空调包含细类代码固定、活动、导向等支吊架,未含有抗震支吊架代码,因此增加细类代码14-30.50.03.20表示供热通风与空调抗震支吊架; 大类编码给水排水未含有中类代码其他设备及小类代码支吊架,因此增加14-40.70.00中类代码其他设备、14-40.70.03小类代码支吊架及14-40.70.03.20细类代码抗震支吊架; 大类编码电气为含有抗震支吊架代码,因此在第5层增加细类代码14-50.50.06.05表示电气桥架抗震支吊架,编码示例如表2所示。

表2 编码示例

1.2.3 编码应用

为了精确描述综合支吊架,采用“+”、“/”、“<”、“>”运算符号与编码联合使用。例如:表述给排水和电气综合抗震支吊架时,可利用运算符号“+”把给排水抗震支吊架编码和电气桥架抗震支吊架编码联合起来,形成组合编码:14-40.70.03.20+14-50.50.06.05。

在设计阶段,通过BIM技术创建抗震支吊架参数化构件库,并将物料清单与编码体系结合; 在生产阶段,预设构件二维码,将构件属性与构件编码等信息录入至二维码中,为构件赋予身份标签; 在施工阶段,将施工信息对构件进行添加,实现编码信息与二维码构件数据库同步更新; 在运维阶段,对安全质量等信息进行监测,添加至BIM模型构件与二维码实时更新,通过编码查询其运营维护信息。抗震支吊架编码体系设计贯穿于全生命周期,打通各阶段信息共享,有助于对构件统计、查询与维护管理。

2 抗震支吊架智能设计系统

以BIM技术为基础,建立参数化部品库,运用C#语言作为开发语言,通过Revit API二次开发技术,对抗震支吊架进行智能布置、自动编码,并导出物料清单,完成抗震支吊架智能设计系统,具体流程如图1所示。

图1 抗震支吊架智能设计流程图

2.1 参数化构件库

由于水管管径、风管尺寸变化多样,采用参数化建立构建库,将管束、管夹、螺母、膨胀螺栓、槽钢、吊杆等族采用嵌套族的方式嵌入到抗震连接件族文件中,通过修改属性参数,即可驱动整个抗震支吊架模型,如图2~3所示。

在构件库创建时,遵循的原则是:

1)精度达到LOD400级以上的三维可视化模型;

2)在公共建筑和住宅建筑中具有通用性;

3)采用标准化设计部品尺寸,尽量减少尺寸不协调;

4)便于工程师的选择和修改。

图2 构件配件

图3 抗震支吊架库

2.2 界面开发

通过C#语言实现外部接口命令创建“SSH系统”面板选项卡,完成Revit自定义插件按钮的创建,如图4所示。

图4 面板界面

抗震支吊架智能布置计算间距计算公式和主要影响系数如图5所示。风管窗体主要参数有布置间隔、布置类型及支吊架族是否载入,风管系统界面设计如图6所示。

图5 计算间距窗体

图6 风管布置窗体

2.3 智能布置

2.3.1 管线信息获取

为确定抗震支吊架位置,点选需要布置的管线,通过Element.Get_Paramenters获取管道三维中心线、管线方向、中心线起始点等参数,设置抗震支吊架放置位置,在90°弯头处0.6m以内布置抗震支吊架。为此,先查询获得机电设备接口,再通过foreach循环来获得连接件连接端管道的起点、管道定位线、管件连接端管道走向。

管线信息获取的主要命令如下:

Var curve=(ele.Location as LocationCurve).Curve;

Var normLine=(curve as Line).Direction;

2.3.2 参数化族调入

利用收集器FilteredElementCollector,过滤当前活动项目是否存在名字为“支吊架”族,若过滤结果为0,则需要载入抗震支吊架族。

支吊架载入的主要命令如下:

Var filter=new FilterElementCollector(doc).OfCategory(BuiltInCategory.OST_GenericModel).WhereElementIsElementType().Where(o=>o.Name==”支吊架”);

IsFamily.Count=”支吊架族是否已载入:是”;

2.3.3 间距计算与自动布置

根据操作界面的设计,首先确定输入值为数值,将各参数输入到计算间距窗体中,进而通过计算水平地震力综合系数,在根据输入的调整系数,判断斜撑角度K的取值,最后算得抗震支吊架的计算间距,并完成自动布置。

2.3.4 一键编码

通过代码的方式将“构件编码”写入到属性中,进行抗震支吊架一键编码。计算机根据构件属性,对抗震支吊架进行过滤区分,通过遍历的方法将编码自动写入到抗震支吊架属性中,如图7所示。便于工程量统计,能够快速对分类构件生成明细表,为工厂加工、施工管理、运维管理等提供基础,将设计、生产、施工、运维等阶段有效统一,实现工业化、信息化、系统化管理。

图7 风管抗震支吊架

一键编码的主要命令如下:

nt a=Convert.ToInt32(instance.LookupParameter(“构件编码”).AsValueString());

Instance.LookupParameter(“构建编码”).Set(“14-30.50.03.20”ToString);

2.3.5 生成二维码

在整个全生命周期管理中,为有效解决各参与方信息孤岛问题。根据抗震支吊架模型构件编码生成QR Code格式的二维码(如图8所示),保证项目精益化管理,扫描结果如图9所示。

生成二维码的主要命令如下:

QRCodeEncoder qrd=new QRCodeEncoder();

Var qrcode=qrd.Encode(str, Encoding.UTF8);

pictureBox1.Image=qrcode;

图8 二维码对话框

图9 扫描结果

2.3.6 工程量统计

完成抗震支吊架智能布置和一键编码后,可直接提取抗震支吊架参数,并调用RevitAPI.dll和RevitAPIUI.dll文件获取明细表视图(ViewShedule),通过GetTableData()方法,获取明细表视图中的数据(TableSectionData)。最后,一键导出抗震支吊架清单到Excel表单中,如图10所示。

图10 抗震支吊架明细表

导出抗震支吊架清单主要命令如下:

string path=@"C:SSHOutput抗震支吊架明细表.xlsx";

EXCEL.Worksheet excelWorkSheet=excelWorkBook.抗震支吊架明细表 as EXCEL.Worksheet。

3 结语

基于建筑信息模型的分类和编码标准,对抗震支吊架编码体系进行研究,建立科学规范的抗震支吊架编码体系,确保抗震支吊架在各个阶段数据信息的衔接。采用BIM技术建立抗震支吊架参数化构件库,利用C#编程语言自主开发抗震支吊架智能设计系统,完成了抗震支吊架智能布置、一键编码、生成二维码、导出物料清单等功能,可以很大程度地提高设计效率。今后,基于BIM技术的抗震支吊架编码体系和智能设计,需要与物联网IoT、人工智能AI和云计算等技术交叉融合,推动工程走向智慧化。

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