朝鲁孟 马廷俊 郝奇亮 王雪 魏彩莲 贺壮壮
中铁十七局集团有限公司 山西 太原 030006
摘要：利用BIM三维建模技术，对机电管线进行建模、综合排布。 综合支吊架将通风空调、消防、强弱电专业管线综合在一起安装，主要有节约管线材料，合理安排空间、施工快捷等优势。
关键词：BIM、三维建模、技术、碰撞检测、综合支架、分析
1.前言
晋城市文化艺术中心建设项目，位于晋城市主城区凤台东街北、文化路东。建筑总面积45818平方米，文化艺术中心项目开发的功能主要包括：大剧院（1200座）、群众艺术馆、少儿艺术中心、地下车库及附属配套用房。本工程机电管道复杂、功能齐全。较普通住宅楼项目该工程结构复杂、无标准层结构，用传统的住宅楼机电安装理念很容易造成管道交叉、重复施工的问题。该工程地下室设计局部净空高度小，各专业管线立体交叉布置多，包括消火栓管道，喷淋、雨淋、水炮管道，生活给水、热水管道，废水、污水、雨水管道，空调水、采暖管道，风管、电缆桥架等管线。为避免各专业之间在施工期间难以协调的问题，对各专业管线用BIM（三维建模技术）进行综合排布，以达到缩短工期、高效施工的目的。
2.管线综合支架布置
局部综合管线布置
（1）、确定净空目标要求，避免随意布置，提高对空间的利用效率。
（2）、调整机电模型中建筑结构与竖井的碰撞。其中，梁柱碰撞调整之前要检查碰撞管线的整体走向，确定走向部位是否存在其他碰撞点，有则进行整体调整，无则局部调整。
（3）、墙板碰撞检查的前提是确定结构位置是否存在预留洞，并记录生成碰撞报告，检查中如果发现预留洞与管道位置不符，需及时更新模型，并调整模型内部的预留洞口，保证其符合管道位置，准确定位；
（4）、竖井碰撞，调整中对需要保温的部位预留保温层厚度，紧贴墙壁。
（5）、确定机电管线碰撞调整原则，机电管线设计原则是电让水、水让风、小让大等原则。
3.综合支架计算
（1）、布置情况
晋城市文化艺术中心地下室最不利点有2根DN400无缝钢管、2根DN300无缝钢管、2根DN250无缝钢管、2根DN80镀锌钢管、1根DN65镀锌钢管、2根DN50镀锌钢管、1根DN100镀锌钢管、一根DN150镀锌钢管、2根DN32镀锌钢管、1根De110U-PVC管共用综合支架，支架采用10#槽钢、采用M16膨胀螺栓锚固在地下室结构梁板上，支架的间距设置为L=3.3m。
（2）、垂直荷载G;
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1、管材自身重量：
DN400无缝钢管自重：102.59kg/m。（壁厚10mm）。
DN300无缝钢管自重：62.54kg/m。（壁厚8mm）。
DN250无缝钢管自重：45.92kg/m。（壁厚7.1mm）。
DN80镀锌钢管自重：8.38kg/m（壁厚4mm）。
DN65镀锌钢管自重：7.11kg/m（壁厚4mm）。
DN50镀锌钢管自重：5.29kg/m（壁厚3.8mm）。
DN100镀锌钢管自重：10.88kg/m（壁厚4mm）。
DN150镀锌钢管自重：17.81kg/m（壁厚4.5mm）。
DN32镀锌钢管自重：3.44kg/m（壁厚3.2mm）。
10#槽钢自重：9.98kg/m
管材自身重量为：1667.4kg
2、管道介质重量：
DN400无缝钢管介质：879.2kg
DN300无缝钢管介质：494.55kg
DN250无缝钢管介质：343.4375kg
DN80镀锌钢管介质：35.168kg
DN65镀锌钢管介质：27.475kg
DN50镀锌钢管介质：13.74kg
DN100镀锌钢管介质：27.475kg
DN150镀锌钢管介质：61.818kg
DN150U-PVC管介质：61.818kg
DN32镀锌钢管介质：5.626kg
管道介质总重量：1780.6kg
3、管道保温重量：
根据GBT17794-2017得离心玻璃棉标称密度为38kg/m3
DN400无缝钢管保温重量：12.95kg。（保温厚度70mm）。
DN300无缝钢管保温重量：10.2kg。（保温厚度70mm）。
DN250无缝钢管保温重量：8.82kg。（保温厚度70mm）。
DN80镀锌钢管保温重量：3.31kg。（保温厚度60mm）。
DN50镀锌钢管保温重量：1.97kg。（保温厚度50mm）。
DN32镀锌钢管保温重量：1.61kg。（保温厚度50mm）。
保温总重量为：38.86kg。
4、垂直荷载G=(管材自身重量+管道介质重量+保温重量)×1.35=3487×9.8×1.35=46133N，（其中：垂直荷载G根据图集《03S402》第六页，“考虑制造安装因素，采用管道间距标准荷载乘1.35的荷载分项系数”）；总共有12个膨胀螺栓，则每个膨胀螺栓的拉力为3845N。
5、根据JB/ZQ4763-2006膨胀螺栓规格表得
类似均匀分布，各点的垂直弯矩近似相等，该四根管支架间距按2.5m布置，则各点的垂直弯矩为
T1=Pv1a1+Pv2a2+Pv3a3+Pv4a4-T2
T2=(Pv1a1+Pv2a2+Pv3a3+Pv4a)/L
T2=9353N,T1=10707N
M=L/4×20060/4=3.1×106N/mm
10#槽钢的抗弯截面模量为39.7cm3
得[σ]=16.2×106/39.7×1000=312MPa
10#槽钢的水平许用应力为455MPa，满足要求。
4.BIM技术的作用
（1）、BIM设计可视化
按照CAD设计图纸，利用Revit等系列软件创建项目的建筑、结构、机电BIM模型，可对设计结果进行动态的可视化展示，使业主和施工方能直观地理解设计方案，检验设计的可施工性，在施工前能预先发现存在的问题。
（2）、基于BIM的碰撞检测
将所创建的建筑、结构、机电等BIM模型，通过IFC或rvt文件导入专业的碰撞检测与施工模拟软件中，进行结构构件及管线综合的碰撞检测和分析，并对项目整个建造过程或重要环节及工艺进行模拟。以便提前发现设计中存在的问题，减少施工中的设计变更、优化施工方案。
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（3）、基于BIM的机电管线综合排布
利用机电管线BIM模型进行工程深化设计，将三维模型中的机电管线进行综合排布，在排布的过程中采用橄榄山和建模大师软件对排布好的综合管线进行综合支吊架布置。（如右图）
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（4）、BIM技术在机电管线安装中的优势
传统建筑电气设计过程中的图纸直观性严重缺失，而BIM技术正好弥补了传统设计图纸的不足，图纸内容更加直观，这是其特有的优势，也是其被广泛应用于建筑电气设计中的重要原因，能促进电气设计不断优化与改善。通过BIM技术，机电管线综合设计过程中，设计人员根据建筑设计图纸对管线系统进行设计与规划，建立可视化数字模型，全面反映建筑内部空间状况与结构，电力管线与电力通路等分布与安装情况都被直观呈现在模型中，设计人员可通过观察建筑模型完成设计优化工作。BIM技术构建的模型是三维立体结构，比二维结构更能直接反映建筑空间结构和电路分布的情况，提供正确的空间信息，设计人员能根据空间信息完善机电管线的设计。机电管线综合设计中BIM技术的运用可一次性完成多方面的绘制与修改，如平面图和立体图的绘制与修改，提高设计工作效率。
5.BIM在机电管线综合布置中应用的价值
（1）、直接价值
借助三维视图，可以更为直观化的对其空间碰撞以及隐藏等的问题进行查明，绘制出大样图，整理模型，让其机电专业内部以及各项土建专业化工作可以更为顺利的开展，调控好管线的标高数值，合理化的使用技术方式，对其楼层的净高状况进行排查，快速且合理的处理好管线空间的分布瓶颈的问题，并对吊支架的使用量以及安装位置进行调整。
（2）、间接价值
借助BIM技术，构建机电管线综合模式，并把数据信息录入以及提取等各项工作全部放置到各个施工时期，做好数据信息的整理汇总等的工作，完成技术交底等的任务，同时还需要做好施工成本的控制工作，不断的提升并强化企业的信息化施工能力。
6.结语
以往，我国在进行机电管线综合布置工作时，其主要使用的是图板的绘图形式，其平面绘图全部是以二维为基准。在新时代的发展下，BIM技术的使用已经成为了时代发展的必然，其不但可以用来改变传统的绘图形式，同时还会简化总体的施工应用流程。其对于物资设备管理以及成本控制管理等工作层面具有很多的帮助，会进一步的加深其运营维护管理的深度，切实的提升工程项目的管理水平，让出图以及实施的细则更加的精确，把机电管线和施工更好的结合在一起。
参考文献：
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