綜合管線綜合支架與BIM技術(shù)的綜合運(yùn)用總結(jié)

綜合管線、支架與BIM技術(shù)的綜合運(yùn)用總結(jié)作者：薛勇1項(xiàng)目背景本項(xiàng)目包含土建、消防、電氣（強(qiáng)電、弱電）、暖通等專業(yè)。數(shù)據(jù)中心建筑樓層較低，走廊及冷凍站空間較小，但管線復(fù)雜，在此區(qū)域管線的支架的合理布局成為了項(xiàng)目機(jī)電安裝的難題。走廊區(qū)域，管線包括強(qiáng)弱電橋架、噴淋管道、消火栓管道、氣體滅火系統(tǒng)管道、給水管道、空調(diào)水系統(tǒng)管道、銅管、新風(fēng)、排風(fēng)等系統(tǒng)，但走廊的凈間距僅為1.7m，吊頂上部有效空間不到3米，冷凍站區(qū)域，冷凍站面積250平方米，最低的有效高度僅4.8m，其中空調(diào)水管道近700米，另外還有噴淋、給水、排風(fēng)系統(tǒng)管道，且冷凍站內(nèi)的空調(diào)水系統(tǒng)管道由于荷載問題，無法做吊架。2BIM空間管理與支架位置布置2.1空間布局管線布置原則2.2.1給排水專業(yè)（1）給水管線在上，排水管線在下。保溫管道在上，不保溫管道在下，小口徑管路盡量支撐在大口徑管路上方。（2）污水排水、雨水排水、廢水排水等自然（重力）排水管道不應(yīng)上翻，其他管線避讓重力管線。（3）水管與橋架層疊鋪設(shè)時(shí)，要放在橋架下方。（4）管線不應(yīng)擋門、窗，應(yīng)避免在電機(jī)盤、配電盤、儀表盤上方。（5）管線外壁之間最小距離不宜小于100mm，管線閥門不宜并列安裝，若需并列安裝，凈間距不宜小于200mm。（6）水管與墻（柱）的間距，見表1，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際安裝與BIM管線排布如圖1（a）（b)所示：表1：水管與墻（柱）的間距公稱直徑253240506580100125150200250300距離404050607080100125150200250300圖1（a）：消防管安裝現(xiàn)場(chǎng)圖圖1（b）:消防管安裝BIM圖2.1.2暖通專業(yè)（1）風(fēng)管和較大的母線、橋架，一般安裝在最上方，風(fēng)管與橋架支架的間距要≥100mm。（2）通常風(fēng)管頂部距離梁底50—100mm的間距。（3）暖通風(fēng)管較多時(shí)，一般情況下，排煙風(fēng)管應(yīng)高于其他風(fēng)管；大風(fēng)管應(yīng)高于小風(fēng)管。兩個(gè)風(fēng)管如果只是在局部交叉，可以安裝在同一標(biāo)高，交叉的位置小風(fēng)管繞大風(fēng)管，空間管理布置如圖2所示：圖2：BIM風(fēng)管排布圖（4）冷凝水應(yīng)考慮坡度，吊頂實(shí)際安裝高度通常由冷凝水最低點(diǎn)決定。2.1.3電氣專業(yè)（1）電纜橋架應(yīng)安裝在氣體管道和熱力管道的下方，當(dāng)設(shè)計(jì)無要求時(shí)，與管道的最小凈距，應(yīng)符合以下要求：見表2。表2：橋架距管道間距管道類別平行凈距（m）交叉凈距（m）一般工藝管道0.40.3易燃易爆氣體管道0.50.5熱力管道有保溫層0.50.3無保溫層10.5（2）纜橋架內(nèi)測(cè)的彎曲半徑不應(yīng)小于0.3m。（3）兩組電纜橋架在同一高度平行敷設(shè)時(shí)，其凈間距不小于0.6m，橋架距墻壁或柱邊的凈間距≥0.1m。（4）通信橋架距其他橋架水平間距至少0.3m，垂直距離至少0.3m，防止其他橋架磁場(chǎng)干擾。（5）強(qiáng)電橋架要靠近配電間的位置安裝，如果強(qiáng)電橋架與弱電橋架上下安裝時(shí)，優(yōu)先考慮強(qiáng)電橋架放在上方。（6）在吊頂內(nèi)設(shè)置時(shí)，槽蓋開啟面應(yīng)保持80mm的垂直凈空（即頂部與梁最小間距保證80mm間距），與其他專業(yè)之間的距離最好保持在≥100mm。2.1.4總體原則（1）有壓力讓無壓（如圖3a所示）、小管讓大管（如圖3b所示）、簡單讓復(fù)雜（如圖3c所示）、冷凝水讓熱水、附件少的管線讓附件多的管線、分支讓主管、非保溫讓保溫、低壓讓高壓、氣管讓水管、金屬管讓非金屬管、給水讓排水、檢修難度小的管線讓檢修難度大的管線、常態(tài)讓易燃易爆。圖3a：有壓讓無壓圖3b：小管讓大管圖3c：簡單讓復(fù)雜（2）管井道處應(yīng)結(jié)合建筑充分考慮安裝檢修閥門操作等空間，并不影響建筑功能。（3）在空間布局時(shí)必須考慮到管線是否需要保溫，如需保溫，那么保溫的厚度是多少，安裝時(shí)的工藝流程和施工空間，檢修時(shí)的檢修空間，再有吊頂?shù)膮^(qū)域，需要考慮吊頂龍骨的高度等因素。2.2空間管理與支架布局2.2.1支架布置原則（1）暖通專業(yè)：管道支、吊架的焊接應(yīng)符合GB50243-2016中9．3．2條第3款規(guī)定。見表3，固定支架與管道焊接時(shí)，管道側(cè)的咬邊量應(yīng)小于10％的管壁厚度，且小于1mm。表3：暖通管道支吊架間距公稱直徑（mm）1520253240506580100125150200250300支架的最大間距（m)L11.52.02.52.53.03.54.05.05.05.56.57.58.59.5L22.53.03.54.04.55.06.06.56.57.57.59.09.510.5

注：適用于工作壓力不大于2．0MPa，不保溫或保溫材料密度不大于200kg／m3的管道系統(tǒng)。

L1用于保溫管道，L2用于不保溫管道。

潔凈區(qū)(室內(nèi))管道支吊架應(yīng)采用鍍鋅或采取其他的防腐措施。

公稱直徑大于300mm的管道，可參考公稱直徑為300mm的管道執(zhí)行（2）電氣專業(yè)：橋架水平安裝時(shí)支架的間距宜為1.5m～3.0m，垂直安裝的支架不應(yīng)大于2m。（3）管道專業(yè)：鍍鋅鋼管道、涂覆鋼管道支架與吊架之間的距離見表4，溝槽連接管道最大支撐間距見表5。表4：鍍鋅鋼管道、涂覆鋼管道支架與吊架之間的距離公稱直徑（mm）253240506580100125150200250300距離（m）3.54.04.55.06.06.06.57.08.09.511.012.0表5：溝槽連接管道最大支撐間距公稱直徑（mm）最大支承間距（m）65～1003.5125～2004.2250～3155.02.2.2空間管理與支架布置的運(yùn)用本項(xiàng)目運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)一層走廊處及冷凍站內(nèi)管道進(jìn)行空間管理，合理，最終效果圖如下所示：圖4、圖5為本項(xiàng)目數(shù)據(jù)中心一層走廊處管線及支架布局，圖6為冷凍站內(nèi)管道及落地綜合支架布局圖4：一層走廊處管線及支架布局圖5：一層走廊處管線及支架布局圖6：冷凍站內(nèi)管線及支架布局3支架的選型與計(jì)算3.1支架布局根據(jù)空間管理及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，考慮到上層系統(tǒng)管線及地面設(shè)備基礎(chǔ)等因素，最終冷凍站內(nèi)空調(diào)水管道采用綜合落地支架，支架的布局圖紙如圖7（a）、圖7（b）所示：圖7（a）：冷凍站支架平面圖圖7（b）：冷凍站支架剖面圖支架的選型分為兩部分，第一部分柱子的選型計(jì)算，第二部分橫梁的選型計(jì)算，在柱子及橫梁的選型中主要考慮的因素有以下幾點(diǎn)：（1）安全因素：選型出的柱子需滿足此處的荷載（2）視覺因素：做出來的效果應(yīng)美觀。（3）經(jīng)濟(jì)因素：選型出來的柱子的理論重量應(yīng)合理，在滿足受力要求的前提下，選擇單位理論重量較低，截面受力效果較好的型材。3.2支架的選型計(jì)算3.2.1柱子的計(jì)算柱子的選型計(jì)算參照實(shí)腹柱受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)，（1）假定柱的長細(xì)比，一般在50～90范圍之內(nèi)，軸力大而長度小時(shí)，長細(xì)比取小值，反之取大值。（2）根據(jù)已假定的長細(xì)比λ，查資料軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)φ值。然后根據(jù)已知軸向力N和剛才的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值求所需的截面面積A：式中：N——各橫梁對(duì)柱子得剪力和（3）求出截面兩個(gè)主軸方向所需的回轉(zhuǎn)半徑ix、iy，已知兩個(gè)方向的計(jì)算長度lox、loy,，則得:（4）由此計(jì)算截面輪廓尺寸高h(yuǎn)和寬b： 式中：——為與截面形狀相關(guān)得系數(shù)，查資料可得。（5）通過求得的A、h、b，在根據(jù)構(gòu)造要求、鋼材規(guī)格等條件，選擇柱得截面形式和確定實(shí)際尺寸；（6）對(duì)算出來得柱子經(jīng)行截面強(qiáng)度驗(yàn)算3.2.2橫梁的計(jì)算橫梁的計(jì)算根據(jù)MTS鋼構(gòu)件計(jì)算軟件計(jì)算，具體步驟如下所示：（1）利用單跨鋼梁構(gòu)件設(shè)計(jì)，計(jì)算出此段橫梁各點(diǎn)所受的荷載，單位長度管道的理論重量如表6所示：表6：保溫管道單位重量表（含水）保溫管道單位重量表序號(hào)管材管徑保溫后鋼管每米重量kg/m保溫后鋼管每米重量KN/m1鋼管DN506.900189250.074384042鋼管DN659.879499750.1065010073鋼管DN8014.09695150.1519651374鋼管DN10018.7907020.2025637685鋼管DN12525.9241540.279462386鋼管DN15035.923052250.3872505037鋼管DN20066.6851220.7188656158鋼管DN25097.692975251.0531302739鋼管DN300136.65966881.473191229序號(hào)管材管徑保溫后鋼管每米重量kg/m保溫后鋼管每米重量KN/m10鋼管DN350185.73892852.00226564911鋼管DN400226.4925962.44159018512鋼管DN450275.7709712.97281106713鋼管DN500335.41801853.615806239（2）根據(jù)此表的數(shù)據(jù)，算出本項(xiàng)目冷凍站內(nèi)，4200mm標(biāo)高處一橫梁的載荷，此橫梁如圖8所示，橫梁與柱子的連接方式為焊接（在軟件中為固接——固接，當(dāng)為螺栓連接時(shí)，則為鉸接），管子對(duì)橫梁的載荷可視為管中心處的集中載荷，此橫梁的受力圖如圖9所示：圖8：4200mm標(biāo)高支架布局圖9：橫梁受力圖根據(jù)圖10的次序依次設(shè)置參數(shù)：設(shè)置橫梁的長度，此處L=4000mm。布置橫梁的受力載荷；G=G單位長度*l受力長度。管道設(shè)置為集中荷載，風(fēng)管、橋架設(shè)置為均布荷載。設(shè)置橫梁支座連接方式：固接—固接、鉸接—鉸接、固接—鉸接等。調(diào)節(jié)截面的類型及規(guī)格，根據(jù)情況選擇或取消圖中框3處“截面的2軸在豎直平面內(nèi)”（當(dāng)Y軸在豎直平面時(shí)，選中；反之取消。）。圖10：橫梁選型參數(shù)設(shè)置（3）通過改變型鋼的截面類型及尺寸，觀察圖11中“結(jié)果”與“限值”的差距及綠色框內(nèi)的“是否通過”，當(dāng)全部顯示通過時(shí)，則此橫梁符合要求。根據(jù)計(jì)算，選擇合適的截面作為橫梁，一般常用的橫梁類型有槽鋼、H型鋼。當(dāng)荷載較小時(shí)可選用槽鋼，當(dāng)荷載較大時(shí)可選用H型鋼。當(dāng)選用H型鋼時(shí)，分別選擇合適的截面類型去試驗(yàn)，最后在滿足要求的情況下選用理論重量較輕的型鋼作為橫梁。圖11：橫梁驗(yàn)算結(jié)果圖3.3、現(xiàn)場(chǎng)施工結(jié)果本項(xiàng)目冷凍站、走廊內(nèi)的管線經(jīng)過BIM空間管理技術(shù)的指導(dǎo)施工，避免了各班組交叉施工時(shí)對(duì)后續(xù)施工班組產(chǎn)生各種可控因素的影響，同時(shí)，在公共區(qū)域綜合支架，也使得房間內(nèi)的布局整齊、美觀?，F(xiàn)場(chǎng)的施工結(jié)果如圖12、圖13所示：圖12：冷凍站內(nèi)綜合支架現(xiàn)場(chǎng)施工圖圖13：一層走廊綜合支架現(xiàn)場(chǎng)施工圖4小結(jié)通過BIM技術(shù)對(duì)管線分層、分區(qū)域進(jìn)行布局，合理的規(guī)劃了支架類型，然后利用支架計(jì)算軟件對(duì)公共支架進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，最后綜合考慮確定支架的位置及形式。具體流程如圖14所示：圖14：綜合支架設(shè)計(jì)流程這種技術(shù)管