BIM技術的機電工程綜合支架深化

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【摘要】對于地鐵車站機電安裝工程而言，涉及到的系統主要包含信號系統、通信系統、民用通信系統、供電系統、通風空調、給排水及消防、低壓配電及照明以及弱電系統等。各專業管線綜合排布是施工深化設計階段的重難點部分，不同專業之間的管線排布設計需要滿足設計規范以及施工、維護要求。

【關鍵詞】bim技術；機電工程；綜合管線；優化

1引言

BIM技術可以不斷地進行更新，可讓業主、施工方、監理、設計多方更好地了解在建項目。而這些信息可以在項目的設計及施工管理的過程當中可以提高決策的質量，進而大大提高收益。

2BIM在管線綜合排布中的優勢

綜合管線通過在三維視圖中檢查各專業管線之間的空間幾何關系，直觀形象。利用BIM中的Revit模塊，建立各專業三維模型，合并模型，導入Navisworks模塊，設定構件之間、碰撞類型、碰撞專業以及碰撞規則的公差等一系列的參數，運行Navisworks的ClashDetective碰撞檢測工具，實現不同專業管線的碰撞檢測。導出所有碰撞檢測結果進一步分析管理，根據不同專業碰撞情況分配到相應人員重新布置管線。對于同一型號的可以實現設計軟件以及應用軟件操作之間的聯動，這樣就可以實現工作的協同管理。

3建筑機電施工安裝的特點及技術要求

建筑機電安裝的涉及面較廣，且跨度較大，通用性較強。建筑機電安裝不僅包含電器、電子、機械設備及建筑智能化工程等方面，還涉及到消防、動力、管道、電梯、環保等工程，施工活動涵蓋了從設備采購到工程竣工驗收等各個階段，直至各系統達到試運行為止。因此，如何深化開展BIM技術，將BIM這一項技術運用到機電安裝工程當中去，項目總負責人應認真考慮現場環境，把破壞管線施工質量的因素降到最低，盡可能地滿足客戶，才能實現機電安裝工程的價值。在項目的BIM管理活動當中，技術負責人要結合用戶需求，還應切實開展相關設計的優化工作。運用模型分析技術，對管線設計和安裝的全過程進行建模，從而降低施工成本。

4機電安裝工程中BIM技術的應用

4.1控制成本，高效處理數據

采用科學的設計方案，有利于增加工程投資的回報，應該要把前期的設計計劃認真地進行落實，這樣才能更好地加快項目工程的施工進度，才能實現項目施工提升質量，并增加利潤。在各階段施工當中，施工技術人員把階段內的施工計劃數據進行采集，形成報表，并且提交給項目的總負責人，才能接受項目負責人的技術細節審核工作。從采購計劃推行過程進行技術施工細節的虛擬建造，還應該做好限額領料的技術管理，這樣才可以對項目的總負責人進行施工交底工作和技術交底工作。

4.2碰撞檢查和布局設計

在機電安裝工程當中，結合BIM技術對管線設計的碰撞問題進行統計，可以更好地提高機電安裝工程設計的合理性。然而機電工程的冷凍機房部分，需要相關專業技術人員進行優化設計，這樣才可以綜合施工。結合BIM流程深化的方法，這樣才可以實現智能建模的參數設定，安排機電安裝工程中專業人員對管線進行繪制施工，這樣就能完成管線碰撞檢測工作。為了保證管線施工活動可以滿足機電安裝工程深化設計的需要，對于工程而言基本上都是使用材料質量一定要得到保證，還應該運用科學的材料統計方法，需要建筑機電安裝人員從節約成本和施工工期的角度進行施工，這樣才能實現機電安裝工程管線的合理布局。

4.3優化設計及出圖

相對于常規的平面圖、立面圖、剖面圖，BIM更配置了更為強大的出圖功能。可利用BIM軟件經過碰撞檢查、凈高優化、漫游工序后，確定機電各專業合理的位置、標高，從三維模型直接導出帶有準確、清晰標注的平面圖、剖面圖來直接用于施工，這些圖對施工過程的指導具有顯著的意義。

4.4BIM綜合管線優化原則

BIM綜合管線優化原則遵循管線相對位置布置原則，即：①綜合布置管線相對位置的原則一般主要遵守電上、風中、水下的原則；②為滿足人身/電氣安全要求，供電系統管線與其它系統管線間應保持不小于0.3m（困難情況下不小于0.15m）的間隔距離要求；③在地下車站站廳、站臺公共區的吊頂內，綜合管線相對位置的布置原則主要遵守平行設置的原則；④在同一區域多層布置管線時，應按小管讓大管，軟管讓硬管，有壓管讓無壓管（指自流水管）；⑤強電和弱電專業同一方向敷設的電纜較多時，應盡量采用電纜橋架，并整合集中布置和敷設。如下文案例提及的竹料站綜合管線碰撞結果，有近200條相對較大的碰撞結果，綜合管線優化部分就是要對相應的碰撞結果在以上優化原則基礎上進行逐個優化，實現在未施工之前就改正設計與現場不合理管線布置，從而提高施工效率進而降低返工率降低成本。特別是該項目附屬設備區的走道空間施工涉及的專業多、管線復雜、走道寬度窄小的難點，針對難點，經過BIM碰撞檢測并重新設定合理的管線布置，進一步對管線設置綜合支架及綜合支架深化。

5綜合支架深化

5.1項目概況

竹料地鐵站位于廣東省廣州市白云區，抗震設防烈度Ⅶ度（0.1g），針對本項目附屬設備用房綜合支吊架進行力學分析，根據《建筑機電工程抗震設計規范》（GB50981-2014）8.2.4條，水平地震影響綜合系數αEk=γ•η•ζ1•ζ2αmax=1.4×1.0×2.0×2.0×0.08=0.448＜0.5，取αEk=0.5。公式中各參數含義及取值見《建筑機電工程抗震設計規范》（GB50981-2014）3.4.5條。

5.2計算理論

本計算書基于以概率理論為基礎的承載能力極限狀態設計法進行計算。對于基本組合，由可變荷載效應控制的組合：Sd=mj=1ΣγGjSGjk+γQ1γL1SQ1k+ni=2ΣγQiγLiψciSQik式中：γGj取值，當其效應對結構不利時，1.2；當其效應對結構有利時，1.0；γQ1或γQi取值，一般情況，1.4。由永久荷載效應控制的組合：Sd=mj=1ΣγGjSGjk+ni=1ΣγQiγLiψciSQik式中：γGj取值，當其效應對結構不利時，1.35；當其效應對結構有利時，1.0；γQ1或γQi取值，一般情況，1.4。其他參數請參照《建筑結構荷載規范》。

5.3支架形式及管線排布

在竹料站附屬設備用房15類支吊架樣式中（共計86套支架），ZL-T1-12，KZ-T1-12支吊架受力最為復雜（管線多，橫擔跨度達到1.96m），故本計算書僅針對ZL-T1-12，KZ-T1-12支吊架進行受力分析。通過對ZL-T1-12，KZ-T1-12支吊架的進一步分析可以看出來，KZ-T1-12比ZL-T1-12的橫擔更長，受力更為不利，所以，如果KZ-T1-12可以通過力學驗算，其他支吊架類型也是安全可靠的。

5.4支架效應及結果驗算

最下排支架橫擔41雙拼槽鋼，受力最為惡劣，橫擔受力分析如表2。驗算結果表面，橫擔構件裕量足夠，滿足受力需求。

5.5零配件力學校驗

橫擔與立柱靠三孔連接件連接，左側與右側剪力分別為1309N和1191N。第二排橫擔左側連接件受剪承載力設計值為5.5kN，受力完全可靠（槽鋼螺母扭矩60Nm）。

5.6錨栓校驗

該支吊架所承受的管線總質量760.6kg，即使所有質量加載在任意一根吊桿上，則吊桿拉力7606N。單顆后擴底錨栓M12-18X80，C25混凝土，混凝土錐體受力破壞承載力設計值10017N>4486N。（錨栓承載力數值依據《混凝土結構后錨固技術規程》（JGJ145-2013）計算得到。）立桿底座采用兩顆后擴底錨栓，其受力更加安全可靠，驗算通過。

5.7抗震支吊架驗算

在深化詳圖上，可以看出，KZ-T1-12與KZ-T1-13分別分擔5.5m長度的管線水平地震作用。側撐在柱子上從上到下進行三處錨固，每處分擔的平均地震作用為12303/3=4101N。每處錨固處有兩顆錨栓（單顆承載力設計值10017N）受力滿足要求。縱撐除了與柱子從上到下進行了三處錨固，中間吊桿與右側吊桿還分別單獨加設了縱向抗震支撐，總計有五處縱向抗震支撐，則每處分擔的平均地震作用為12303/5=2461N。單顆后擴底錨栓M12-18X80，C25混凝土，受剪承載力設計值16785N>2461N。縱撐45°安裝，則沿縱撐方向的地震作用為2461/0.707=3480N<7300N，縱撐受力安全可靠。

6結束語

綜上所述，BIM技術的應用為管線綜合排布提出了新的解決模式和方法，將施工過程中的問題前置，減少了設計、施工變更，確保施工進度，降低了成本，提高了工程項目的風險控制能力。BIM技術在石油化工類的工程上，如大型化工廠等，同樣適用。

參考文獻

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[3]柏萬林，劉瑋.BIM技術在某項目機電安裝工業化中的應用[J].施工技術，2015（22）：120~124.

作者:林悟森 單位:廣東省石油化工建設集團有限公司