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BIM在預製化綜合支吊架中的應用
出處:博狗娱乐建管 時間:2019-1-15 14:34:03  瀏覽:563

摘  要:綜合支吊架是機電安裝專業中的重難點,本文通過BIM技術中的共享參數,打通了BIM圖紙、模型和工廠預製化的壁壘,達到BIM模型完成後直接出具料單和圖紙以供加工安裝的目的,過程便捷標準,安裝效果良好,避免了傳統支吊架實施過程中造成的浪費。
關鍵詞:BIM  共享參數  綜合支吊架  綜合排布  加工料單
 
1、引言

隨著時代的進步,建築物功能越來越複雜,機電係統和管線也越來越多,同時人們對建築的品質要求也越來越高,越來越注重視覺效果的美觀,追求空間上的大氣。管線安裝的規範標準,天花吊頂的高度控製是達到這一目的關鍵控製點之一。

綜合支吊架是將機電各專業的管線設備綜合策劃後,將單管道單專業的管線統一安裝到一套綜合的多層的多專業的支吊架上,達到縮小安裝空間、提升天花淨高、簡化安裝工序、節省安裝材料的目的,又有良好的安裝效果。但其策劃和製作的過程十分複雜且容易產生誤差,以致返工。

BIM技術的引入,為支吊架預製化的過程提供了可靠的支持。通過其三維可視化的特性,綜合支吊架的策劃過程大大降低了難度,提高了準確性。通過其明細表的參數化統計的特性,結合共享參數,解決了從模型到加工的難題。通過其可出圖性,在安裝過程中也為施工帶來了極大的便捷。

本文是通過在成都市四川大劇院項目的創新實施,總結而成。

2、傳統的綜合支吊架策劃

    傳統的策劃方式是用CAD將各專業平麵圖疊加到一起,粗略分析各類管線走向後,通過工程師的空間思維能力,畫製剖麵節點圖,然後根據圖紙和現場的實際情況進行綜合支架的加工和安裝。

這種策劃方式下,存在很大的弊端和不確定性。因為存在繁多的管線設備和大量的節點剖麵,導致繪圖過程繁雜,需要極強的空間想象能力。同時因現場情況多變而導致頻繁修改,策劃工作需消耗大量的時間。施工過程中,現場又存在大量不明確的地方,各類工序交叉也會存在問題,因為成本問題,又往往會妥協質量,安裝效率低下,誤差大,返工量多,施工難度大,安裝效果不理想,進度較慢,整體效益低。

3、BIM技術支持下的預製化綜合支吊架

BIM技術的誕生,引發了建築行業的又一次革命。通過BIM,將平麵圖紙上的內容,繪製成立體模型,賦予其各類參數(尺寸、標高、形狀、材質、係統、流量、損失、階段、廠家等)。將各專業模型建立完畢後,通過專業工程師進行綜合排布。因為有了BIM的直觀模型和準確參數,排布成果擁有很高的可靠性和準確性。

同時利用BIM共享參數,將族,也就是支架本身內部的參數與項目的整個BIM係統共享,將材料的加工安裝和模型串聯起來,達到在模型建立後直接出具預製加工料單的目的,然後通過軟件本身的功能出具平麵圖或剖麵圖,經過對圖紙表格簡單處理後,加工安裝。

4、實施流程

根據四川大劇院項目中綜合支吊架的實施情況,總結具體流程和要點如下:

建模(保證精度)→排布(合理精細)→布置(規範美觀)→核算(安全適用)→出具圖表(詳細明確)→預製(標準)→安裝(按圖施工)

(1)建模:
為達到滿足現場實際情況的標準,減少支吊架安裝的誤差,建模時對模型的精度必須有所要求,主要保證土建結構和機電管線尺寸的精度要求。在排布之前,必須對現場梁板結構的高程、淨空、平麵牆體的位置、柱體的尺寸以及管線的詳細尺寸進行核對,核對方式可以采用傳統尺量、激光測距或三維掃描,並反映到模型中。

(2)排布:
為滿足能夠使用本綜合支吊架的標準,排布成果需合理精細以滿足實際施工需要,同一水平麵管線底對齊,保溫層、坡度、變徑、各類非常規管件配件等均需按實際情況進行布置。

排布原則:小管讓大管;有壓管讓無壓管;可彎管線讓不可彎管線;分支管線讓主幹管線;電氣管線避熱避水;預留安裝、維修空間≥500mm;預留設備拆裝距離;預留裝修空間。

(3)布置:
共享參數綜合支吊架族的創立:通過BIM族創建支吊架參變族,族內所有型鋼的尺寸數據采用共享參數驅動,具體參數包括:支吊架的總寬度、總高度、立柱尺寸規格、橫擔數量及尺寸規格、各層橫擔間距、生根形式等,在布置前需要對支吊架型鋼材料的尺寸規格進行估算。

逐個布置支吊架,依次調整,平麵剖麵相結合,布置原則合理規範、美觀大方、成排成線,間距按照規範要求,且為便於安裝盡量利用結構梁布置。

(4)核算:
支吊架布置的同時,對各最不利位置進行核算,以便選用尺寸規格適用的型鋼進行製作,原則上要求滿足荷載範圍,安全適用,經濟合理。

核算過程:
各類公式計算可以采用office表格內設置公式的方式進行,力學分析可以采用專用軟件輔助進行。
① 根據管線強度和剛度條件核算最大允許跨距。
② 核算支吊架的水平荷載和垂直荷載。
③ 將綜合支吊架簡化為剛性結構的簡支梁,根據靜力方程分析內力,計算最大剪力和最大彎矩。
④ 通過橫梁抗彎強度核算公式和橫梁抗剪強度公式選取支吊架橫梁的型鋼規格尺寸。
⑤ 核算立柱的抗拉和抗彎強度。
⑥ 根據支吊架的生根型式核算錨栓的抗拉和抗剪強度。

(5)出具圖表:
    在支吊架布置完善,排布合理的情況,出具各類施工圖,其中包括:管線綜合圖、單專業平麵圖、剖麵圖。各類圖紙標注詳細完善、清晰明確,剖麵圖具有典型代表性。

同時因為采用了共享參數,可以通過軟件本身的功能,直接導出明細表,對明細表進行簡單的處理後,形成支吊架加工料單(參見圖一),加工料單包含詳細加工數據,複查正確性,下發後進行預置加工。並出具加工大樣圖(參見圖二),以供加工參照。

 
圖一.綜合支吊架加工料單

(6)預製:
    按照加工料單和加工詳圖,進行集中加工,加工要求精細標準,按照料單順序加工,以保證相鄰支架或同一類型的尺寸規格統一。加工完成後每個支架上標注清晰且能永久保存的標號,標號包含樓層區域和批次。

 
圖二.共享參數綜合支吊架大樣圖

(7)安裝:
    按照編號批次,將綜合支吊架集中搬運至相應位置,按照平麵圖和剖麵圖進行定位安裝。為保證安裝效果,安裝時可先統一安裝支架根部筋板,然後采用激光水平儀和水平準繩作為參照,安裝支吊架的架體,以保證安裝效果。

5、效益分析

該綜合支吊架結合BIM共享參數的應用,提升了機電安裝的整體效益。在項目本身采用BIM技術的條件下,提升尤為明顯。實施過程中,由於精細的排布、標準的預製安裝流程和明確的施工圖紙,導致現場安裝誤差極小,返工量少,工序交叉合理,安裝進度快,施工難度低,材料人工節省明顯,安裝效果美觀標準。

6、項目經濟效益估算

四川大劇院項目位於成都市中心天府廣場,總建築麵積59000平米,主體結構複雜,層高要求嚴格,機電管線設備繁多,故全過程采用BIM技術,綜合支吊架為其應用點之一。

據統計,大劇院項目共使用綜合支架數量為3528套,統計型鋼總重量為101730.00kg,平均每套支架28.84kg。

如果采用傳統支吊架,經過對綜合支吊架型式的分析,統計每套支吊架上管線數量,共需約14294套。考慮到劇院結構和機電係統的複雜性以及綜合管線的尺寸,每套傳統支吊架按0.65×2+0.3=1.60m長度的5#槽鋼計算,每套重量1.60m×5.44kg/m=8.70kg計算,共計8.70×14294=124357.80kg,總計節省型鋼124357.80-101730.00=22627.80kg。

根據2019年1月3日成都市型鋼市場價格調查,該型鋼價格為4480元/噸,折算節省材料費用:
22627.80/1000×4480=101372.54(元)

根據《四川省建設工程工程量清單計價定額2015版》內K.2.1項管道支架製作安裝綜合單價為1433.79元/100kg,折算節省安裝費用(各類管線支架安裝費用不同,考慮綜合支吊架的安裝難度,取費用最高的室內管線進行計算):
22627.80/100×1433.79=324435.13(元)

根據以往工程施工經驗,結合本工程的性質,估算減少的返工量、拆改量、費料情況等約占總安裝量的10%,折算節省費用為:
10%×(124357.8/1000×4480+124357.8/100×1433.79)=234015.26(元)

共計節省材料、安裝及返工拆改費用為:
101372.54+324435.13+234015.26=659822.93(元)

7、社會效益

四川大劇院項目質量目標為魯班獎,機電管線安裝和精裝吊頂為質量控製點之一,通過BIM對管線的排布和對綜合支吊架的策劃,現場標高控製良好,綜合管線排布合理,提升了整體工程質量,對節省勞動力、節省材料、加快工程進度有很大的促進作用,並獲得了各方好評。

8、結語

隨著BIM的逐漸推廣,未來建築將越來越精細化,機電安裝逐漸走向裝配式。BIM技術支持下的綜合支吊架,可以直接解決機電預製化和複雜管線安裝的兩大難題,提高了工程質量和效益,其完善的核算過程也滿足各類規範安全要求,適宜推廣。
 

參考文獻
[1]03S402——室內管道支架及吊架
[2]GB/T 17116.1-2018——管道支吊架
[3]16CK208——裝配式室內管道支吊架的選用與安裝
[4]綜合支吊架應用技術——孟程 張雪 著
[5]淺談管道門字型支吊架的設計及計算——作者不詳,暖通南社整理編輯
[6]BIM每日一技——柏慕聯創


作者介紹:
 
 王林:博狗娱乐建管集團BIM中心項目經理,畢業於安徽工程大學給排水科學與工程專業,全國BIM等級考試一級。先後為人民醫院、酒店、水電廠、劇院等項目提供BIM技術服務。在他看來,BIM發展的是綜合性路線,單一以BIM谘詢為主營業務風險較大,若把它作為一門新興技術滲透項目的整個管理過程中,通過實際落地帶來相應的效益,進而提升一家公司的整體實力,這種模式將是未來幾年內BIM行業比較合理的運營方式。

   
 
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