BIM技术的机电工程综合支架深化

【摘要】对于地铁车站机电安装工程而言，涉及到的系统主要包含信号系统、通信系统、民用通信系统、供电系统、通风空调、给排水及消防、低压配电及照明以及弱电系统等。各专业管线综合排布是施工深化设计阶段的重难点部分，不同专业之间的管线排布设计需要满足设计规范以及施工、维护要求。

【关键词】BIM技术；机电工程；综合管线；优化

1引言

BIM技术可以不断地进行更新，可让业主、施工方、监理、设计多方更好地了解在建项目。而这些信息可以在项目的设计及施工管理的过程当中可以提高决策的质量，进而大大提高收益。

2BIM在管线综合排布中的优势

综合管线通过在三维视图中检查各专业管线之间的空间几何关系，直观形象。利用BIM中的Revit模块，建立各专业三维模型，合并模型，导入Navisworks模块，设定构件之间、碰撞类型、碰撞专业以及碰撞规则的公差等一系列的参数，运行Navisworks的ClashDetective碰撞检测工具，实现不同专业管线的碰撞检测。导出所有碰撞检测结果进一步分析管理，根据不同专业碰撞情况分配到相应人员重新布置管线。对于同一型号的可以实现设计软件以及应用软件操作之间的联动，这样就可以实现工作的协同管理。

3建筑机电施工安装的特点及技术要求

建筑机电安装的涉及面较广，且跨度较大，通用性较强。建筑机电安装不仅包含电器、电子、机械设备及建筑智能化工程等方面，还涉及到消防、动力、管道、电梯、环保等工程，施工活动涵盖了从设备采购到工程竣工验收等各个阶段，直至各系统达到试运行为止。因此，如何深化开展BIM技术，将BIM这一项技术运用到机电安装工程当中去，项目总负责人应认真考虑现场环境，把破坏管线施工质量的因素降到最低，尽可能地满足客户，才能实现机电安装工程的价值。在项目的BIM管理活动当中，技术负责人要结合用户需求，还应切实开展相关设计的优化工作。运用模型分析技术，对管线设计和安装的全过程进行建模，从而降低施工成本。

4机电安装工程中BIM技术的应用

4.1控制成本，高效处理数据

采用科学的设计方案，有利于增加工程投资的回报，应该要把前期的设计计划认真地进行落实，这样才能更好地加快项目工程的施工进度，才能实现项目施工提升质量，并增加利润。在各阶段施工当中，施工技术人员把阶段内的施工计划数据进行采集，形成报表，并且提交给项目的总负责人，才能接受项目负责人的技术细节审核工作。从采购计划推行过程进行技术施工细节的虚拟建造，还应该做好限额领料的技术管理，这样才可以对项目的总负责人进行施工交底工作和技术交底工作。

4.2碰撞检查和布局设计

在机电安装工程当中，结合BIM技术对管线设计的碰撞问题进行统计，可以更好地提高机电安装工程设计的合理性。然而机电工程的冷冻机房部分，需要相关专业技术人员进行优化设计，这样才可以综合施工。结合BIM流程深化的方法，这样才可以实现智能建模的参数设定，安排机电安装工程中专业人员对管线进行绘制施工，这样就能完成管线碰撞检测工作。为了保证管线施工活动可以满足机电安装工程深化设计的需要，对于工程而言基本上都是使用材料质量一定要得到保证，还应该运用科学的材料统计方法，需要建筑机电安装人员从节约成本和施工工期的角度进行施工，这样才能实现机电安装工程管线的合理布局。

4.3优化设计及出图

相对于常规的平面图、立面图、剖面图，BIM更配置了更为强大的出图功能。可利用BIM软件经过碰撞检查、净高优化、漫游工序后，确定机电各专业合理的位置、标高，从三维模型直接导出带有准确、清晰标注的平面图、剖面图来直接用于施工，这些图对施工过程的指导具有显著的意义。

4.4BIM综合管线优化原则

BIM综合管线优化原则遵循管线相对位置布置原则，即：①综合布置管线相对位置的原则一般主要遵守电上、风中、水下的原则；②为满足人身/电气安全要求，供电系统管线与其它系统管线间应保持不小于0.3m（困难情况下不小于0.15m）的间隔距离要求；③在地下车站站厅、站台公共区的吊顶内，综合管线相对位置的布置原则主要遵守平行设置的原则；④在同一区域多层布置管线时，应按小管让大管，软管让硬管，有压管让无压管（指自流水管）；⑤强电和弱电专业同一方向敷设的电缆较多时，应尽量采用电缆桥架，并整合集中布置和敷设。如下文案例提及的竹料站综合管线碰撞结果，有近200条相对较大的碰撞结果，综合管线优化部分就是要对相应的碰撞结果在以上优化原则基础上进行逐个优化，实现在未施工之前就改正设计与现场不合理管线布置，从而提高施工效率进而降低返工率降低成本。特别是该项目附属设备区的走道空间施工涉及的专业多、管线复杂、走道宽度窄小的难点，针对难点，经过BIM碰撞检测并重新设定合理的管线布置，进一步对管线设置综合支架及综合支架深化。

5综合支架深化

5.1项目概况

竹料地铁站位于广东省广州市白云区，抗震设防烈度Ⅶ度（0.1g），针对本项目附属设备用房综合支吊架进行力学分析，根据《建筑机电工程抗震设计规范》（GB50981-2014）8.2.4条，水平地震影响综合系数αEk=γ•η•ζ1•ζ2αmax=1.4×1.0×2.0×2.0×0.08=0.448＜0.5，取αEk=0.5。公式中各参数含义及取值见《建筑机电工程抗震设计规范》（GB50981-2014）3.4.5条。

5.2计算理论

本计算书基于以概率理论为基础的承载能力极限状态设计法进行计算。对于基本组合，由可变荷载效应控制的组合：Sd=mj=1ΣγGjSGjk+γQ1γL1SQ1k+ni=2ΣγQiγLiψciSQik式中：γGj取值，当其效应对结构不利时，1.2；当其效应对结构有利时，1.0；γQ1或γQi取值，一般情况，1.4。由永久荷载效应控制的组合：Sd=mj=1ΣγGjSGjk+ni=1ΣγQiγLiψciSQik式中：γGj取值，当其效应对结构不利时，1.35；当其效应对结构有利时，1.0；γQ1或γQi取值，一般情况，1.4。其他参数请参照《建筑结构荷载规范》。

5.3支架形式及管线排布

在竹料站附属设备用房15类支吊架样式中（共计86套支架），ZL-T1-12，KZ-T1-12支吊架受力最为复杂（管线多，横担跨度达到1.96m），故本计算书仅针对ZL-T1-12，KZ-T1-12支吊架进行受力分析。通过对ZL-T1-12，KZ-T1-12支吊架的进一步分析可以看出来，KZ-T1-12比ZL-T1-12的横担更长，受力更为不利，所以，如果KZ-T1-12可以通过力学验算，其他支吊架类型也是安全可靠的。

5.4支架效应及结果验算

最下排支架横担41双拼槽钢，受力最为恶劣，横担受力分析如表2。验算结果表面，横担构件裕量足够，满足受力需求。

5.5零配件力学校验

横担与立柱靠三孔连接件连接，左侧与右侧剪力分别为1309N和1191N。第二排横担左侧连接件受剪承载力设计值为5.5kN，受力完全可靠（槽钢螺母扭矩60Nm）。

5.6锚栓校验

该支吊架所承受的管线总质量760.6kg，即使所有质量加载在任意一根吊杆上，则吊杆拉力7606N。单颗后扩底锚栓M12-18X80，C25混凝土，混凝土锥体受力破坏承载力设计值10017N>4486N。（锚栓承载力数值依据《混凝土结构后锚固技术规程》（JGJ145-2013）计算得到。）立杆底座采用两颗后扩底锚栓，其受力更加安全可靠，验算通过。

5.7抗震支吊架验算

在深化详图上，可以看出，KZ-T1-12与KZ-T1-13分别分担5.5m长度的管线水平地震作用。侧撑在柱子上从上到下进行三处锚固，每处分担的平均地震作用为12303/3=4101N。每处锚固处有两颗锚栓（单颗承载力设计值10017N）受力满足要求。纵撑除了与柱子从上到下进行了三处锚固，中间吊杆与右侧吊杆还分别单独加设了纵向抗震支撑，总计有五处纵向抗震支撑，则每处分担的平均地震作用为12303/5=2461N。单颗后扩底锚栓M12-18X80，C25混凝土，受剪承载力设计值16785N>2461N。纵撑45°安装，则沿纵撑方向的地震作用为2461/0.707=3480N<7300N，纵撑受力安全可靠。

6结束语

综上所述，BIM技术的应用为管线综合排布提出了新的解决模式和方法，将施工过程中的问题前置，减少了设计、施工变更，确保施工进度，降低了成本，提高了工程项目的风险控制能力。BIM技术在石油化工类的工程上，如大型化工厂等，同样适用。

参考文献

[1]清华大学BIM课题组，上安集团BIM课题组.机电安装企业BIM实施标准指南[M].北京：中国建筑工业出版社，2015.

[2]刘照球，李云贵.建筑信息模型的发展及其在设计中的应用[J].建筑科学，2009（1）：96~99.

[3]柏万林，刘玮.BIM技术在某项目机电安装工业化中的应用[J].施工技术，2015（22）：120~124.

作者:林悟森 单位:广东省石油化工建设集团有限公司