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        基于BIM的消防泵房裝配式安裝技術(shù)

        2018-11-09 08:38:24柏萬林吳志華
        建筑施工 2018年7期
        關(guān)鍵詞:支架模型施工

        黃 勇 劉 瑋 柏萬林 黃 健 吳志華

        中億豐建設(shè)集團(tuán)股份有限公司 江蘇 蘇州 215000

        1 概述

        隨著BIM 技術(shù)在機(jī)電工程行業(yè)應(yīng)用的逐漸深入,工廠化預(yù)制、裝配化施工正逐步顛覆著傳統(tǒng)的施工技術(shù),整個(gè)建筑安裝企業(yè)都面臨著轉(zhuǎn)型升級的問題。

        近兩年,裝配化施工已逐漸延伸到復(fù)雜的設(shè)備機(jī)房,這是機(jī)電安裝工程設(shè)備、管線最為集中的地方,預(yù)制裝配難度非常高,但行業(yè)標(biāo)桿企業(yè)正積極響應(yīng)國家的相關(guān)政策導(dǎo)向,加大投入,一個(gè)又一個(gè)裝配式機(jī)房呈現(xiàn)在我們面前,機(jī)房的施工速度也在不斷地被刷新[1-5],在復(fù)雜緊湊的設(shè)備機(jī)房里對各類管線設(shè)備進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)很重要,從而實(shí)現(xiàn)模塊式的裝配,這不僅能提高裝配的精度,還能大大提高裝配的進(jìn)度。

        2 研究內(nèi)容

        1)機(jī)房BIM模型深化。通過BIM三維建模解決碰撞問題并對原設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化排布。通過測量,復(fù)核現(xiàn)場結(jié)構(gòu)后將模型調(diào)整到與現(xiàn)場結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況一致。待相應(yīng)卡箍、法蘭、閥門到場后,再對這些附件進(jìn)行測量,進(jìn)一步完善機(jī)房模型,達(dá)到100%指導(dǎo)現(xiàn)場裝配的目的。

        2)將三維模型轉(zhuǎn)變成預(yù)制加工圖紙。將Revit模型導(dǎo)入Inventor軟件中制作預(yù)制加工圖紙。

        3)模塊化設(shè)計(jì)。裝配化施工需考慮如何簡化安裝工序,如果能讓管道系統(tǒng)及相應(yīng)設(shè)備組成一組模塊,然后通過一組模塊與另一組模塊進(jìn)行機(jī)械連接,就能實(shí)現(xiàn)機(jī)房的快速裝配,但根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況及研發(fā)投入來看,還不具備完全實(shí)現(xiàn)模塊化裝配的能力,此次研究的內(nèi)容主要是管道依附在模塊式鋼支架上進(jìn)行裝配。

        4)二維碼技術(shù)。在管段加工期間,將所有加工的管道通過二維碼進(jìn)行標(biāo)識,方便現(xiàn)場裝配。

        3 BIM深化設(shè)計(jì)

        3.1 機(jī)房概況

        蘇州市第五人民醫(yī)院遷址新建工程位于蘇州市相城區(qū),總建筑面積74 799.93 m2,消防泵房位于地下1層,消防水池798 m3,泵組主要由2臺消火栓泵、2臺噴淋泵、2臺補(bǔ)水泵、2臺消防水炮泵組成。

        3.2 機(jī)房建模

        3.2.1 ?BIM初版模型繪制

        采用Revit軟件,依據(jù)設(shè)計(jì)圖繪制初版模型,將消防泵房的土建、機(jī)電通過BIM三維建模技術(shù)直觀地展示出來,將不同系統(tǒng)管線設(shè)置成不同的顏色,凸顯出不同系統(tǒng)管線的走向。初版模型主要就是描圖,對原設(shè)計(jì)不做任何修改,重點(diǎn)檢查泵房管線排布的層次是否合理,分析交匯處的線路走法,優(yōu)化排布空間,使消防泵房整體布局達(dá)到最優(yōu)。

        3.2.2 ?現(xiàn)場動(dòng)態(tài)測量

        為了能順利裝配,避免裝配出現(xiàn)誤差,對現(xiàn)場的結(jié)構(gòu)一定要進(jìn)行復(fù)核,可以采用傳統(tǒng)的測量方法進(jìn)行復(fù)核,如有先進(jìn)的測量儀器如天寶、萊卡則更好,主要目的是為了更精確無誤地進(jìn)行裝配化施工。如采用傳統(tǒng)的測量方式,測量主要包括實(shí)際預(yù)留孔洞位置尺寸、墻間距、凈高、梁尺寸、柱尺寸、設(shè)備基礎(chǔ)尺寸等,我們將測量結(jié)果反饋至BIM模型,通過微調(diào)BIM模型,使模型尺寸和現(xiàn)場實(shí)際的消防泵房完全吻合。

        3.2.3 ?收集設(shè)備、閥門、管件等參數(shù)信息

        確定了最終的水泵采購廠家后,經(jīng)過咨詢廠家及廠家提供的樣本,根據(jù)泵組實(shí)際尺寸、外觀建立泵組的族,重新調(diào)整模型中的各類水泵和實(shí)際一致。待管材、閥門、各類卡箍配件到場后,都需一一進(jìn)行測量,確保實(shí)際管道系統(tǒng)精準(zhǔn),為后續(xù)一次性裝配施工成功奠定基礎(chǔ)。

        3.2.4 ?裝配方式研究

        1)傳統(tǒng)裝配:將現(xiàn)場的管道和支架預(yù)制全部換到工廠實(shí)施,本質(zhì)上機(jī)房完成效果和傳統(tǒng)做法并沒有太大的區(qū)別,只是減少了現(xiàn)場預(yù)制的工作量。

        2)模塊式裝配:將機(jī)房劃分成若干模塊進(jìn)行裝配,各組模塊均采用鋼結(jié)構(gòu)支架作框架,各組鋼結(jié)構(gòu)框架通過螺栓連接,就能迅速連接各組模塊,各組模塊連接完成后,整個(gè)機(jī)房即施工完畢。

        通過對蘇州五院消防泵房的模塊做法進(jìn)行研究、試畫,發(fā)現(xiàn)直接將模塊照搬過來并不合適,消防泵房不如制冷機(jī)房那么緊湊,單臺泵組建模塊會(huì)造成鋼材浪費(fèi)較多,而且模塊體積較大,從現(xiàn)場預(yù)留吊裝孔及泵房門洞尺寸來看,不具備將整組模塊運(yùn)輸至機(jī)房內(nèi)部的條件,因此在今后實(shí)施模塊式裝配機(jī)房的項(xiàng)目時(shí),要和土建總包提前溝通好吊裝位置和機(jī)房運(yùn)輸通道。最終我們的裝配方案采取了單型鋼支架組成模塊的方式(圖1)。

        圖1 蘇州五院消防泵房型鋼支架模塊三維模型

        3.2.5 ?最終模型出圖

        確定裝配方式采用型鋼支架模塊后,立即開始支架模塊設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)定稿后,再次調(diào)整BIM模型中的消防管道系統(tǒng),使其7根主管底標(biāo)高一致,依靠鋼架橫擔(dān)固定,立管依靠長條側(cè)梁固定,并根據(jù)管道交叉處的最優(yōu)避讓重新調(diào)整了主管的排列(圖2)。

        圖2 蘇州五院消防泵房最終BIM模型

        4 預(yù)制加工圖

        1)將Revit模型分解導(dǎo)入到Inventor軟件中進(jìn)行深加工處理,通過Inventor出深加工圖。

        2)從Inventor軟件中導(dǎo)出制作完成的管段加工圖并生成CAD格式。

        5 模塊式型鋼支架設(shè)計(jì)制作安裝

        5.1 支架三維模型調(diào)整

        根據(jù)最初的支架三維建模,結(jié)合模型中管線排布情況,考慮到橋架電源的接入,盡量降低標(biāo)高,使機(jī)房更加美觀。通過對支吊架的標(biāo)高、跨距進(jìn)行微調(diào),最終型鋼支架頂標(biāo)高定為3 m,支吊架橫桿頂標(biāo)高為2.3 m,下方找平層厚280 mm,共6榀型鋼支架,間距從2 785~4 500 mm不等。

        5.2 支架出圖

        根據(jù)計(jì)算結(jié)果,選定熱軋H型鋼,根據(jù)型鋼尺寸,再次調(diào)整落地型鋼支架三維模型及相應(yīng)的管線模型。

        5.3 支架制作

        預(yù)制加工車間根據(jù)支架設(shè)計(jì)圖進(jìn)行加工制作。

        5.4 支架安裝

        型鋼支架采取螺栓連接的方式進(jìn)行拼裝,在現(xiàn)場無需再進(jìn)行焊接、切割、油漆等施工,滿足了綠色安裝的要求(圖3)。

        6 二維碼技術(shù)

        將BIM模型導(dǎo)入BIM平臺軟件生成二維碼,二維碼中對于設(shè)備要有詳細(xì)的信息,以便于今后BIM運(yùn)維考慮,管道的二維碼根據(jù)BIM模型逐段生成,方便后期施工安裝人員現(xiàn)場安裝核對預(yù)制的管段,通過掃碼對安裝管段快速定位(圖4)。

        圖3 型鋼支架現(xiàn)場安裝

        圖4 管道加工貼二維碼

        7 裝配式消防泵房現(xiàn)場實(shí)施

        7.1 預(yù)組裝

        在預(yù)制加工車間,先試著裝配一組支架和泵,若現(xiàn)場結(jié)構(gòu)具備直接吊裝再輸送至泵房的條件,則組裝完成的泵組管道可以不拆卸,可直接運(yùn)輸至泵房等待多組模塊拼裝,由于兩跨支架跨度大,已經(jīng)無法整體運(yùn)輸至消防泵房,因此我們在加工地試著組裝一組,組裝完成后再拆卸。

        7.2 物流運(yùn)輸

        從加工廠將預(yù)制好的支架、管道、泵組運(yùn)輸至施工現(xiàn)場。

        7.3 現(xiàn)場裝配

        利用手拉葫蘆將泵組先進(jìn)行就位,隨后進(jìn)行管道的裝配(圖5)。

        7.4 成型效果

        在基于BIM的裝配式消防泵房裝配完成后,整體泵房的觀感和傳統(tǒng)的消防泵房相比綜合觀感有了較大的提升,支撐系統(tǒng)也更加牢固,由于通過落地式型鋼支架,故降低了消防管線的整體標(biāo)高,因此再也不會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)消防泵房安裝電氣槽盒走在水管下方的情況,大大提高了整個(gè)機(jī)房的安裝質(zhì)量(圖6)。

        圖5 現(xiàn)場裝配

        圖6 成型效果

        8 效益分析

        8.1 社會(huì)效益

        通過研究實(shí)施裝配式消防泵房,施工方、業(yè)主項(xiàng)目管理方多次組織了觀摩,對我公司的裝配式消防泵房給予了較高的評價(jià),并順利通過了蘇州市住建局組織的蘇州市建設(shè)系統(tǒng)科研項(xiàng)目的驗(yàn)收,在當(dāng)?shù)剡M(jìn)一步提高了企業(yè)品牌的影響力。

        8.2 經(jīng)濟(jì)效益

        1)工期對比。經(jīng)過施工員推算,采用常規(guī)施工方法,蘇州五院的消防泵房至少需要15 d,而現(xiàn)在我們僅7 d就完成了安裝,工期縮短一半。如果將來采取全模塊式裝配,所有泵組、管道、配件全部在工廠完成裝配,現(xiàn)場吊裝運(yùn)輸就位后各模塊之間進(jìn)行螺栓連接,1 d內(nèi)就能完成這樣規(guī)模的一個(gè)消防泵房。

        2)成本對比。經(jīng)費(fèi)用對比計(jì)算,新支架的材料費(fèi)高出傳統(tǒng)方法約7 000元,但其人工費(fèi)有所降低,如果算上管道、卡箍配件的價(jià)格及考慮到工期縮短一半等,則人工費(fèi)降低更為顯著。

        8.3 綜合效益

        傳統(tǒng)機(jī)房施工存在以下問題:邊干邊改,材料浪費(fèi)嚴(yán)重,施工效率低,安裝進(jìn)度緩慢;機(jī)房空間狹窄,作業(yè)人數(shù)有限,受環(huán)境影響大;高空作業(yè)較多,安全隱患較大;焊接作業(yè)較多,聲光污染嚴(yán)重;整體質(zhì)量觀感很難做到完美。

        裝配式消防泵房在整個(gè)裝配安裝過程中無焊接,只需連接螺栓即可完成,施工周期明顯降低,使整個(gè)施工現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)了環(huán)保、綠色安裝,整個(gè)機(jī)房的支架系統(tǒng)也更加牢固,觀感質(zhì)量更是大大提高。

        9 結(jié)語

        通過這次的裝配式消防泵房施工,我們也總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn),為后期更深入、更復(fù)雜的裝配式機(jī)房研究奠定了基礎(chǔ)。在以后的裝配式機(jī)房實(shí)施中,我們將加大投入,項(xiàng)目前期工作準(zhǔn)備充足,采用新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備,將局部模塊式的裝配施工技術(shù)直接升級為全模塊化裝配技術(shù),并將對設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)一體化、生產(chǎn)工廠化、預(yù)制模塊化、施工裝配化、技術(shù)集成化、管理信息化作更深層次的研究,開拓創(chuàng)新企業(yè)的機(jī)電工業(yè)化之路。

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