摘 要：綜合支吊架是機(jī)電安裝專業(yè)中的重難點(diǎn)，本文通過(guò)BIM技術(shù)中的共享參數(shù)，打通了BIM圖紙、模型和工廠預(yù)制化的壁壘，達(dá)到BIM模型完成后直接出具料單和圖紙以供加工安裝的目的，過(guò)程便捷標(biāo)準(zhǔn)，安裝效果良好，避免了傳統(tǒng)支吊架實(shí)施過(guò)程中造成的浪費(fèi)。
關(guān)鍵詞：BIM 共享參數(shù) 綜合支吊架 綜合排布 加工料單
1、引言
隨著時(shí)代的進(jìn)步，建筑物功能越來(lái)越復(fù)雜，機(jī)電系統(tǒng)和管線也越來(lái)越多，同時(shí)人們對(duì)建筑的品質(zhì)要求也越來(lái)越高，越來(lái)越注重視覺(jué)效果的美觀，追求空間上的大氣。管線安裝的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，天花吊頂?shù)母叨瓤刂剖沁_(dá)到這一目的關(guān)鍵控制點(diǎn)之一。
綜合支吊架是將機(jī)電各專業(yè)的管線設(shè)備綜合策劃后，將單管道單專業(yè)的管線統(tǒng)一安裝到一套綜合的多層的多專業(yè)的支吊架上，達(dá)到縮小安裝空間、提升天花凈高、簡(jiǎn)化安裝工序、節(jié)省安裝材料的目的，又有良好的安裝效果。但其策劃和制作的過(guò)程十分復(fù)雜且容易產(chǎn)生誤差，以致返工。
BIM技術(shù)的引入，為支吊架預(yù)制化的過(guò)程提供了可靠的支持。通過(guò)其三維可視化的特性，綜合支吊架的策劃過(guò)程大大降低了難度，提高了準(zhǔn)確性。通過(guò)其明細(xì)表的參數(shù)化統(tǒng)計(jì)的特性，結(jié)合共享參數(shù)，解決了從模型到加工的難題。通過(guò)其可出圖性，在安裝過(guò)程中也為施工帶來(lái)了極大的便捷。
本文是通過(guò)在成都市四川大劇院項(xiàng)目的創(chuàng)新實(shí)施，總結(jié)而成。
2、傳統(tǒng)的綜合支吊架策劃
傳統(tǒng)的策劃方式是用CAD將各專業(yè)平面圖疊加到一起，粗略分析各類管線走向后，通過(guò)工程師的空間思維能力，畫制剖面節(jié)點(diǎn)圖，然后根據(jù)圖紙和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)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?yàn)榇嬖诜倍嗟墓芫€設(shè)備和大量的節(jié)點(diǎn)剖面，導(dǎo)致繪圖過(guò)程繁雜，需要極強(qiáng)的空間想象能力。同時(shí)因現(xiàn)場(chǎng)情況多變而導(dǎo)致頻繁修改，策劃工作需消耗大量的時(shí)間。施工過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)又存在大量不明確的地方，各類工序交叉也會(huì)存在問(wèn)題，因?yàn)槌杀締?wèn)題，又往往會(huì)妥協(xié)質(zhì)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(jìn)度較慢，整體效益低。
3、BIM技術(shù)支持下的預(yù)制化綜合支吊架
BIM技術(shù)的誕生，引發(fā)了建筑行業(yè)的又一次革命。通過(guò)BIM，將平面圖紙上的內(nèi)容，繪制成立體模型，賦予其各類參數(shù)（尺寸、標(biāo)高、形狀、材質(zhì)、系統(tǒng)、流量、損失、階段、廠家等）。將各專業(yè)模型建立完畢后，通過(guò)專業(yè)工程師進(jìn)行綜合排布。因?yàn)橛辛薆IM的直觀模型和準(zhǔn)確參數(shù)，排布成果擁有很高的可靠性和準(zhǔn)確性。
同時(shí)利用BIM共享參數(shù)，將族，也就是支架本身內(nèi)部的參數(shù)與項(xiàng)目的整個(gè)BIM系統(tǒng)共享，將材料的加工安裝和模型串聯(lián)起來(lái)，達(dá)到在模型建立后直接出具預(yù)制加工料單的目的，然后通過(guò)軟件本身的功能出具平面圖或剖面圖，經(jīng)過(guò)對(duì)圖紙表格簡(jiǎn)單處理后，加工安裝。
4、實(shí)施流程
根據(jù)四川大劇院項(xiàng)目中綜合支吊架的實(shí)施情況，總結(jié)具體流程和要點(diǎn)如下：
建模（保證精度）→排布（合理精細(xì)）→布置（規(guī)范美觀）→核算（安全適用）→出具圖表（詳細(xì)明確）→預(yù)制（標(biāo)準(zhǔn)）→安裝（按圖施工）
(1)建模：
為達(dá)到滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的標(biāo)準(zhǔn)，減少支吊架安裝的誤差，建模時(shí)對(duì)模型的精度必須有所要求，主要保證土建結(jié)構(gòu)和機(jī)電管線尺寸的精度要求。在排布之前，必須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)梁板結(jié)構(gòu)的高程、凈空、平面墻體的位置、柱體的尺寸以及管線的詳細(xì)尺寸進(jìn)行核對(duì)，核對(duì)方式可以采用傳統(tǒng)尺量、激光測(cè)距或三維掃描，并反映到模型中。
(2)排布：
為滿足能夠使用本綜合支吊架的標(biāo)準(zhǔn)，排布成果需合理精細(xì)以滿足實(shí)際施工需要，同一水平面管線底對(duì)齊，保溫層、坡度、變徑、各類非常規(guī)管件配件等均需按實(shí)際情況進(jìn)行布置。
排布原則：小管讓大管；有壓管讓無(wú)壓管；可彎管線讓不可彎管線；分支管線讓主干管線；電氣管線避熱避水；預(yù)留安裝、維修空間≥500mm；預(yù)留設(shè)備拆裝距離；預(yù)留裝修空間。
(3)布置：
共享參數(shù)綜合支吊架族的創(chuàng)立：通過(guò)BIM族創(chuàng)建支吊架參變族，族內(nèi)所有型鋼的尺寸數(shù)據(jù)采用共享參數(shù)驅(qū)動(dòng)，具體參數(shù)包括：支吊架的總寬度、總高度、立柱尺寸規(guī)格、橫擔(dān)數(shù)量及尺寸規(guī)格、各層橫擔(dān)間距、生根形式等，在布置前需要對(duì)支吊架型鋼材料的尺寸規(guī)格進(jìn)行估算。
逐個(gè)布置支吊架，依次調(diào)整，平面剖面相結(jié)合，布置原則合理規(guī)范、美觀大方、成排成線，間距按照規(guī)范要求，且為便于安裝盡量利用結(jié)構(gòu)梁布置。
(4)核算：
支吊架布置的同時(shí)，對(duì)各最不利位置進(jìn)行核算，以便選用尺寸規(guī)格適用的型鋼進(jìn)行制作，原則上要求滿足荷載范圍，安全適用，經(jīng)濟(jì)合理。
核算過(guò)程：
各類公式計(jì)算可以采用office表格內(nèi)設(shè)置公式的方式進(jìn)行，力學(xué)分析可以采用專用軟件輔助進(jìn)行。
① 根據(jù)管線強(qiáng)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(jiǎn)化為剛性結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)支梁，根據(jù)靜力方程分析內(nèi)力，計(jì)算最大剪力和最大彎矩。
④ 通過(guò)橫梁抗彎強(qiáng)度核算公式和橫梁抗剪強(qiáng)度公式選取支吊架橫梁的型鋼規(guī)格尺寸。
⑤ 核算立柱的抗拉和抗彎強(qiáng)度。
⑥ 根據(jù)支吊架的生根型式核算錨栓的抗拉和抗剪強(qiáng)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(yè)平面圖、剖面圖。各類圖紙標(biāo)注詳細(xì)完善、清晰明確，剖面圖具有典型代表性。
同時(shí)因?yàn)椴捎昧斯蚕韰?shù)，可以通過(guò)軟件本身的功能，直接導(dǎo)出明細(xì)表，對(duì)明細(xì)表進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理后，形成支吊架加工料單（參見(jiàn)圖一），加工料單包含詳細(xì)加工數(shù)據(jù)，復(fù)查正確性，下發(fā)后進(jìn)行預(yù)置加工。并出具加工大樣圖（參見(jiàn)圖二），以供加工參照。
圖一.綜合支吊架加工料單
(6)預(yù)制：
按照加工料單和加工詳圖，進(jìn)行集中加工，加工要求精細(xì)標(biāo)準(zhǔn)，按照料單順序加工，以保證相鄰支架或同一類型的尺寸規(guī)格統(tǒng)一。加工完成后每個(gè)支架上標(biāo)注清晰且能永久保存的標(biāo)號(hào)，標(biāo)號(hào)包含樓層區(qū)域和批次。
圖二.共享參數(shù)綜合支吊架大樣圖
(7)安裝：
按照編號(hào)批次，將綜合支吊架集中搬運(yùn)至相應(yīng)位置，按照平面圖和剖面圖進(jìn)行定位安裝。為保證安裝效果，安裝時(shí)可先統(tǒng)一安裝支架根部筋板，然后采用激光水平儀和水平準(zhǔn)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(jié)合BIM共享參數(shù)的應(yīng)用，提升了機(jī)電安裝的整體效益。在項(xiàng)目本身采用BIM技術(shù)的條件下，提升尤為明顯。實(shí)施過(guò)程中，由于精細(xì)的排布、標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)制安裝流程和明確的施工圖紙，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)安裝誤差極小，返工量少，工序交叉合理，安裝進(jìn)度快，施工難度低，材料人工節(jié)省明顯，安裝效果美觀標(biāo)準(zhǔn)。
6、項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益估算
四川大劇院項(xiàng)目位于成都市中心天府廣場(chǎng)，總建筑面積59000平米，主體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，層高要求嚴(yán)格，機(jī)電管線設(shè)備繁多，故全過(guò)程采用BIM技術(shù)，綜合支吊架為其應(yīng)用點(diǎn)之一。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，大劇院項(xiàng)目共使用綜合支架數(shù)量為3528套，統(tǒng)計(jì)型鋼總重量為101730.00kg，平均每套支架28.84kg。
如果采用傳統(tǒng)支吊架，經(jīng)過(guò)對(duì)綜合支吊架型式的分析，統(tǒng)計(jì)每套支吊架上管線數(shù)量，共需約14294套。考慮到劇院結(jié)構(gòu)和機(jī)電系統(tǒng)的復(fù)雜性以及綜合管線的尺寸，每套傳統(tǒng)支吊架按0.65×2+0.3=1.60m長(zhǎng)度的5#槽鋼計(jì)算，每套重量1.60m×5.44kg/m=8.70kg計(jì)算，共計(jì)8.70×14294=124357.80kg，總計(jì)節(jié)省型鋼124357.80-101730.00=22627.80kg。
根據(jù)2019年1月3日成都市型鋼市場(chǎng)價(jià)格調(diào)查，該型鋼價(jià)格為4480元/噸，折算節(jié)省材料費(fèi)用：
22627.80/1000×4480=101372.54（元）
根據(jù)《四川省建設(shè)工程工程量清單計(jì)價(jià)定額2015版》內(nèi)K.2.1項(xiàng)管道支架制作安裝綜合單價(jià)為1433.79元/100kg，折算節(jié)省安裝費(fèi)用（各類管線支架安裝費(fèi)用不同，考慮綜合支吊架的安裝難度，取費(fèi)用最高的室內(nèi)管線進(jìn)行計(jì)算）：
22627.80/100×1433.79=324435.13（元）
根據(jù)以往工程施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本工程的性質(zhì)，估算減少的返工量、拆改量、費(fèi)料情況等約占總安裝量的10%，折算節(jié)省費(fèi)用為：
10%×（124357.8/1000×4480+124357.8/100×1433.79）=234015.26（元）
共計(jì)節(jié)省材料、安裝及返工拆改費(fèi)用為：
101372.54+324435.13+234015.26=659822.93（元）
7、社會(huì)效益
四川大劇院項(xiàng)目質(zhì)量目標(biāo)為魯班獎(jiǎng)，機(jī)電管線安裝和精裝吊頂為質(zhì)量控制點(diǎn)之一，通過(guò)BIM對(duì)管線的排布和對(duì)綜合支吊架的策劃，現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)高控制良好，綜合管線排布合理，提升了整體工程質(zhì)量，對(duì)節(jié)省勞動(dòng)力、節(jié)省材料、加快工程進(jìn)度有很大的促進(jìn)作用，并獲得了各方好評(píng)。
8、結(jié)語(yǔ)
隨著B(niǎo)IM的逐漸推廣，未來(lái)建筑將越來(lái)越精細(xì)化，機(jī)電安裝逐漸走向裝配式。BIM技術(shù)支持下的綜合支吊架，可以直接解決機(jī)電預(yù)制化和復(fù)雜管線安裝的兩大難題，提高了工程質(zhì)量和效益，其完善的核算過(guò)程也滿足各類規(guī)范安全要求，適宜推廣。
參考文獻(xiàn)
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[4]綜合支吊架應(yīng)用技術(shù)——孟程 張雪 著
[5]淺談管道門字型支吊架的設(shè)計(jì)及計(jì)算——作者不詳，暖通南社整理編輯
[6]BIM每日一技——柏慕聯(lián)創(chuàng)
作者介紹：
王林：晨越建管集團(tuán)BIM中心項(xiàng)目經(jīng)理，畢業(yè)于安徽工程大學(xué)給排水科學(xué)與工程專業(yè)，全國(guó)BIM等級(jí)考試一級(jí)。先后為人民醫(yī)院、酒店、水電廠、劇院等項(xiàng)目提供BIM技術(shù)服務(wù)。在他看來(lái)，BIM發(fā)展的是綜合性路線，單一以BIM咨詢?yōu)橹鳡I(yíng)業(yè)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)較大，若把它作為一門新興技術(shù)滲透項(xiàng)目的整個(gè)管理過(guò)程中，通過(guò)實(shí)際落地帶來(lái)相應(yīng)的效益，進(jìn)而提升一家公司的整體實(shí)力，這種模式將是未來(lái)幾年內(nèi)BIM行業(yè)比較合理的運(yùn)營(yíng)方式。