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申请/专利权人：中建安装集团有限公司

摘要：本发明提供一种防火保温风管模块化高效低碳施工方法，属于风管装配式建造技术领域，包括：基于3D扫描对建筑结构及机电系统的三维模型进行优化；设计两段式结构支吊架；风管模块设计；采用两阶段预制进行风管模块的预制生产；定位放线；风管模块装配。本发明基于3D扫描技术生成高精度风管模型；采用BIM二次开发技术结合内置优化算法实现支吊架快速布设、风管模块快速生成，提高了支吊架布设合理性、风管模块设计科学性；本发明基于数学寻优算法对风管进行科学下料，提高了材料综合利用率；本发明将风管本身、保温层、防火层在预制厂加工成型，并加工成模块型式，进行装配式安装，大幅提高了建造效率，并且保证施工安全性。

主权项：1.一种防火保温风管模块化高效低碳施工方法，其特征在于，包括如下过程：步骤1：基于3D扫描技术对建筑结构进行三维扫描，基于扫描结果对建筑结构及机电管线三维模型进行优化；步骤2：支吊架1设计；步骤2.1：支吊架1型式设计；步骤2.2：支吊架1布置设计；步骤2.3：利用BIM软件实现支吊架1自动布设；步骤3：风管模块设计，设计内容包括模块切分位置、模块结构型式、模块之间的连接结构；步骤3.1：通过BIM软件建立参数化法兰族，在已建立的机电管线三维模型上自动生成法兰，作为风管模块切分的边界；法兰包括槽钢法兰3和Z型法兰4；步骤3.2：设计用于模块化预制、工厂化安装的风管模块型式；步骤4：采用两阶段预制进行风管模块的预制生产；步骤5：定位放线；步骤6：风管模块装配所述步骤2.1中，支吊架1为两段式结构，包括固定楼板部分和固定风管部分；固定楼板部分包括连接角钢103、连接钢板102，连接角钢103顶部焊接连接钢板102，连接钢板102通过膨胀螺栓101固定在楼板上；固定风管部分包括U型角钢104，U型角钢104两端通过螺栓与固定楼板部分的连接角钢103固定，用以安装风管模块；所述步骤2.3的具体过程如下：步骤2.3.1：基于BIMAPI遍历机电管线三维模型中的风管元素，获取风管元素相关信息；步骤2.3.2：根据步骤2.2的设计确定支吊架1间距；步骤2.3.3：遍历风管连接的其他元素，检查其与支吊架1的距离是否符合要求；步骤2.3.4：根据支吊架1间距，在风管路径上计算各支吊架1的位置；步骤2.3.5：优化支吊架1位置：当支吊架1与风管上的构件2的间距不符合要求时，对支吊架1位置进行优化调整，调整方法为：检测支吊架1与构件2端部A、端部B的距离LA、LB，LA≤LB，则令支吊架1沿着“端部A-端部B”方向移动，并保证支吊架1位于构件2外，且与构件2之间的距离满足要求；反之则令支吊架1沿着“端部B-端部A”方向移动；步骤2.3.6：创建支吊架族，并将其放置在步骤2.3.5计算得到的位置上；步骤2.3.7：在生成支吊架1后，更新机电管线三维模型；步骤2.3.8：对更新后的机电管线三维模型进行检查，再次根据需求调整修正支吊架1位置；所述步骤3.1的具体过程如下：步骤3.1.1：基于BIMAPI获取风管的宽度W、高度H、材质信息，同时识别风管模型中的特殊构件；步骤3.1.2：根据方形风管的尺寸参数，计算槽钢法兰3的尺寸：槽钢法兰3的宽度等于风管的宽度加上两倍的角钢边长；槽钢法兰3的高度等于风管的高度加上两倍的角钢边长；角钢边长指的是组成槽钢法兰3的角钢的边长；Z型法兰4的宽度、高度尺寸大于槽钢法兰3宽度、高度尺寸，二者嵌套组装；步骤3.1.3：计算法兰位置：对于直线风管，根据实际需求自定义法兰间距；对于特殊构件，根据特殊构件的类型和位置确定法兰的调整方向和距离；步骤3.1.4：使用BIMAPI创建自定义参数化法兰族，通过族编辑器定义法兰相关参数信息，将风管尺寸参数作为输入参数，同时自定义法兰垫片厚度数值，从而自动计算得到法兰尺寸；步骤3.1.5：自动化生成法兰并将法兰添加到机电管线三维模型中；步骤3.1.6：对生成的法兰进行进一步调整优化；所述步骤3.2中，风管模块型式包括包括风管、保温层、防火层、法兰，风管一侧为槽钢法兰3，另一侧为Z型法兰4，Z型法兰4尺寸大于槽钢法兰3，两者嵌套使用；槽钢法兰3、Z型法兰4贴近风管的一边均与风管焊接固定，另一边均开有螺栓孔，且开设螺栓孔的位置相互对应；法兰连接部位卡接有一体式卡套5，一体式卡套5从内之外至外依次为保温层、防火层，且各层厚度与风管上的保温层、防火层厚度一致，一体式卡套5与风管上的法兰嵌套使用，外装于法兰上；所述步骤4的具体过程如下：步骤4.1：导出风管模块相关信息数据，作为工厂化预制的依据，采用二维码技术对各风管模块进行唯一编号处理，然后基于全自动风管生产线进行风管模块预制加工；在风管模块下料过程中，通过排版软件基于如下步骤优化下料：S1：确定风管模块的规格和数量；S2：将风管模块立体结构展开为平面，将每个风管模块的平面展开图和数量列入清单，并记录尺寸和数量；S3：将所有风管模块的平面展开图整合到待下料钢板上，形成排样布局，采用矩形装箱算法对待下料钢板上的平面展开图进行优化，具体实施路径如下：S3.1：收集风管的设计信息，并形成平面展开图；S3.2：将待下料钢板视为一个矩形装箱区域，其尺寸由材料的长度和宽度确定，将其划分为网格，每个网格的大小能够容纳一个风管模块平面展开图；S3.3：对风管模块的平面展开图按照面积进行排序；S3.4：从排序后的列表中逐个选取风管模块平面展开图，将其放置在装箱区域内的相应位置，在此过程中，采用贪心算法或启发式算法，选择最佳的放置位置；S3.5：在放置风管模块平面展开图时进行碰撞检测；S3.6：记录每个风管模块平面展开图的放置位置和方向，以便后续的下料加工；S3.7：在所有风管模块平面展开图都放置完毕后，对布局进行优化调整，考虑对剩余空间进行再利用或对部分风管模块平面展开图进行重新排列以减少材料浪费；S3.8：对优化后的排样布局进行评估；S3.9：根据优化后的排样布局进行风管的下料生产；步骤4.2：将初步预制完成的风管模块运输至作业面同层场地，进行二次加工预制，包括折叠成口型，进行封口、安装法兰、阀门、风口附件的安装，进行漏风量试验、安装支吊架1、安装保温层、安装防火层；全部安装完成后，将带有相关信息的二维码图片粘贴在风管模块表面上。

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