基于BIM的模块化装配式机...意设计总部大厦项目中的应用_刘冰.pdf

ANZHUANG2023年第3期28机 电 安 装 Electromechanical Installation刘冰 刘黎徐（湖南天禹设备安装有限公司 湖南株洲 412005）摘 要：本文以湖南创意设计总部大厦地下室空调机房为例，采用BIM的模块化装配式施工技术完成了机房的深化设计-生产-施工等关键过程的实施。通过对机房内的各系统管道和设备进行集成化、模块化设计，在工厂预制化生产、现场装配式安装，提高了施工效率，降低了生产成本，解决了在面积狭窄的空间里大型设备及管道安装施工困难的问题，为未来项目采用模块化装配式施工提供了有益的经验与借鉴。关键词：BIM技术 模块化 集成化设计 装配式 机电管线中图分类号：TU741.2 文献标识码：B 文章编号：1002-3607（2023）03-0028-03基于BIM的模块化装配式机房技术在湖南创意设计总部大厦项目中的应用中央空调制冷机房是建筑空调系统的核心，包含制冷系统、加热系统、循环供给系统、补液排液系统等，是工程项目中一项较为复杂的系统工程。传统做法是作业人员根据设计图纸，将管道进行基本排布后，所有管道在现场直接下料、焊接、安装。这样不仅设备、管道的安装精度难以保证，且现场手工切割、焊接管道容易产生夹渣、气孔、裂纹等质量问题。在大型复杂且施工质量要求高（创优、创奖）的机房工程中，传统施工方式很难保证机房工程的质量一次成优。因此，如何优质高效地实现制冷机房安装施工，已成为亟待解决的问题。本文基于BIM的模块化装配式施工技术对湖南创意设计总部大厦项目进行施工应用，以期解决在面积狭窄的空间里大型设备及管道安装施工困难的问题，并实现装配式机房建造全过程的质量、成本、进度、合同、物料采购等方面的一体化数字化管理。1 项目概况湖南创意设计总部大厦位于长沙市开福区，西临东二环，北临滨湖路，东临滨湖联络道。项目净用地面积20,083m2，总建筑面积102,882.5m2，包含A栋精品酒店、B栋甲级写字楼、C栋定制写字楼及2层地下室。工程总造价约为12亿元，本项目机电安装工程包括：给水排水及供暖工程、建筑电气工程、建筑智能化工程、通风与空调工程、建筑消防工程等多个专业。2 项目重难点分析（1）安装施工工期短。项目安装工程施工工期仅为120天，考虑到项目施工工期紧，安装体量大，各专业交叉作业频繁。因此，采用装配式安装施工技术进行机房施工，让机房安装施工与土建施工同步，缩短施工工期。（2）机房内设备管线多，空间狭窄。本项目C栋地下室空调机房为L型布局，面积150m2，结构净高仅有3650mm，距离机房西北角的位置（距西侧1600mm/距北侧1600mm）有1根800mm800mm的结构柱。机房内设有水泵、板式换热器等各类设备共计12台/套，各类管道长约186m。设备管线多，空间狭小，其机房设备平面布置图见图1。（3）按照图纸建立了BIM三维模型（见图2），通过碰撞检查、三维漫游，发现机房中部三台板式换热器与三台水泵安装面积过大（约30.67m2），使水泵进水立管、相邻的水处理设备与分集水器之间的间距仅为0.3m，严重影响了安装施工及后期设备检修。3 基于BIM技术的模块化装配式施工技术应用3.1 模块化设计3.1.1 设备管线的集成化、模块化设计根据空调机房的特点，重新对机房的设备布置与管道路径进行了优化，将空调机房系统的冷热源、输配送等系统所包含的设备、管道及附件进行模块化设计，把29INSTALLATION2023.3Electromechanical Installation 机 电 安 装安装占用面积大的三台板式换热器和三台水泵组进行了集成模块化设计。集成化设计后，设备安装面积由原来的30.67m2缩小至14.55m2，缩减率为52%，设备间距也从0.3m提升至1.22m，且模块尺寸满足运输、吊装及二次倒运的要求，模块化设计后的设备平面布置图见图3。器和水泵组集成模块（4900mm2970mm3000mm）、分集水器模块（2200mm900mm3000mm）和水处理设备模块（1630mm770mm3000mm），模块之间增设短管（补偿段）将各个模块连接成整体，其设备模块编码图见图4。图2 BIM模型剖面图图1 机房设备平面布置图图3 模块化设计后的设备平面布置图图4 设备模块编码图3.1.2 构件的标准化参数化设计将设备模块中各构件的组织与安装形式标准化，并逐一进行构件拆分，构件按规格进行通用化模数化设计（见图5）。即把200mm定位为基本模数（M），1M=200mm。短管长度1M即200mm，直管段长度30M即6000mm。构件出图应符合工厂加工要求，确保成品管段模块方便运输、安装（见图6）。基于统一标准设计生产出的构件，提高了构件的通用性，降低了设计与生产成本。3.2 预制化生产与预装配构件预制加工图交工厂审核无误后，在工厂采用数控切割机床、自动焊接机器人等设备完成对构件加工和模块的预装配，加工精度控制在0.5mm范围内（见图7、图8）。图5 模块构件拆分图机房内所有设备最终被集成设计为：一次侧水泵组模块（3300mm1800mm3000mm）、二次侧板式换热ANZHUANG2023年第3期30机 电 安 装 Electromechanical Installation模块就位前要复查已标记的模块基准点、基础设计轴线、标高，确保轴线、标高、基准点准确无误。按照设备倒运流程（见图9），逐一将设备模块倒运就位，设备模块安装的位置、标高和管口方向应符合设计要求。各个模块、模块间连接管道全部连通后，对整个系统的管道进行水压试验，试验结果应符合规范要求，模块安装完成效果见图10。图6 构件预制加工图构件预制程序主要包括以下五个环节。（1）管道切割。将深化设计后的BIM模型管道、管件等材料清单导出，将清单传输至下料切割设备处切割下料，并进行坡口处理，管道坡口角度应符合规定。（2）组对焊接。管道组对焊接场地应平整，采用专用管道组对设备，焊接缝隙应符合规定，法兰孔位应一致，垂直中心对齐，组对偏差应符合规定1。（3）管道防腐。防腐施工前，需对管道表面进行除锈、清洁处理。涂刷防腐涂料时，应控制涂刷厚度，保持均匀，不应出现漏涂、起泡等现象。（4）模块预拼装。根据功能模块将预制管道、阀门附件与设备进行预拼装。管道安装允许偏差和检验方法应符合规定。（5）模块试压。根据水源的位置和管路系统情况，制定试压方案和技术措施，模块试压方案应满足规范要求，根据试压方案连接试压管路。3.3 运输与安装在模块运输前制定运输与设备就位安装方案，方案包括运输方式、运输时间、运输路线、吊装堆放方式、倒运顺序、敞口管口的临时封堵及成品保护措施等内容；模块倒运就位前，应复核各设备模块的重量和尺寸，保证运输通道的结构承载力，确保结构梁、柱、板的承载安全，以及运输通道畅通。图7 管道构件预制加工 图8 模块工厂内预装配完成4 结语本项目运用BIM技术对机房内的构件进行模块化设计，提高了机房的设计质量，自动化机械设备预制加工，使管道制造精度更高。标准化机械化作业，降低了施工难度，提高了安装质量。基于BIM+模块化装配式施工技术的应用，为项目在机电深化、施工方案优化、工厂预制加工等方面提供了技术保障；逐渐成熟的模块化标准化设计以及自动化机械化设备生产，统一了企业生产流程的标准化，实现了建筑机电工业化，大幅提升了装配式建筑的品质和效益。参考文献：1装配式机电工程BIM施工应用规程：T/CSPSTC47-2020S.图10 模块安装完成效果图9 设备倒运流程图 1.设备基础施工完成 2.水处理设备模块就位安装 3.集水器模块就位安装 4.板换模块就位安装 5.分水器就位安装 6.模块连通管安装