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应用BIM技术玩转机电综合支吊架设计
发布日期 : 2022-09-02 来源 : 申捷发布
随着我国城市化的进程，建筑机电安装行业快速发展。资源浪费、环境污染、施工安全和效率低下的问题日显突出。因此，安全高效、节能环保、文明施工，成为该行业健康发展的迫切需求，在此引导下，“工厂预制和现场装配” 的发展方向，逐渐成为机电安装行业可持续健康发展的必然选择和趋势。BIM在数据共享、协调管理上的功效，将有效控制工程成本，缩短施工工期，提高施工效率。
设计与施工之间的协调更改一直是施工的重点和难题，特别是在支吊架领域，由于支吊架是附着在管道以及结构上，需考虑施工现场的实际空间环境等因素。目前项目施工往往需要有经验的施工者根据图纸与想象结合现场安装空间位置来决定，同时会影响其他专业管路的安装变更。利用传统的CAD预先所布置的点位，例如上海某项目，采用抗震支吊架系统，由于现场实际安装条件，安装线路与设计图纸有一定的偏差，导致多次施工图纸变更。BIM软件，在设计院所交付的BIM图上直接进行布点，充分考虑建筑的结构，在设计阶段便已考虑支吊架的生根点，从而避免了反复更改图纸带来的麻烦与浪费。
基于BIM技术的机电综合支吊架设计，主要包括下列步骤：
一、确定机电管线空间排布方案，建立机电管线模型包含给排水、暖通、电气等机电管线的三维模型；
二、编制三维综合支吊架初步设计方案，创建综合支吊架设计模型，将机电管线BIM模型构件与综合支吊架初步设计模型链接整合并进行碰撞检测，根据检测分析结果进行综合支吊架设计模型修改；
三、利用受力分析计算软件进行三维综合支吊架受力评估，根据受力计算书数据进行三维综合支吊架初步设计方案修改；
四、输出综合支吊架设计计算书及统计综合支吊架材料的工程量；
五、三维模型图需导出二维施工图及输出BIM模型文件并进行可视化设计技术交底。
基于BIM技术的机电综合支吊架设计,还主要包括下列要点：
一、支架模型应能详细的反映出整个支架的组成部件，小至一个螺栓、螺母。
二、支架模型应能较好的与机电管线进行模拟安装，按照“看图即可施工”原则，支架系统在BIM深化设计完成后，应具备随时施工条件。
三、支架模型应能被分解，使初学者更易看懂。
四、整套支架系统BIM深化设计应呈现出100%还原现实工程情况，节点、局部、整体可视化，都能满足条件。
五、BIM深化设计不仅仅是布点，还应包括力学分析、算量统计、碰撞检测、其中算量统计包括支架数量统计及材料数量统计。
六、BIM深化设计还应具备平面出图能力，辅助节点图集，在现场给工人以最直观的安装指导。
基于目前的行业环境，申捷科技投入巨资独立研发出适合机电系统深化设计和安装的PBS成品（抗震）支吊架系统软件，它囊括了深化设计、自动布点、适配标高、材料统计、力学分析等功能，可以实现支吊架领域内的深度解析，为建筑机电系统真正实现BIM化迈出坚实的一步。
软件操作界面分析
1、打开项目BIM模型。
项目三维视图
2、先预建各种支吊架族文件，并进行参数化设置，然后将其导入软件。再根据项目实际情况选定匹配的族文件，进行标高、间距设置，自动布点。
根据管线类型建所需参数族
导入所需参数族
根据项目实际情况，设置相关布置原则，并进行自动布点
布置完成后检查布置结果是否符合要求
管道门型支架，另需布置管道配件
3、支架及配件布置完成后，点击协作碰撞检查，导出检查报告。
4、碰撞检查完成，进行适当的修改，点击力学分析，并导出支吊架力学分析计算书。
支吊架受力计算书
5、力学分析完成后点击算量，并导出材料清单。
具体案例分析
该项目为武汉某大型项目，选择管线设备集中的地下一层进行全专业成品支架设计，该区域管线较多。其包含了冷却水、消防喷淋、给水、送排风、变配电及应急电源、照明、弱电控制等多个系统的管线。该区域管线复杂，需要更准确的管线综合排布。BIM效果图更能体现管线的布排及支吊架各个构件所需要的位置空间。
-1F三维图
-1F二维图
局部三维图
局部剖面图
结合上图可得知，此局部区域为三层支架形式；
支架横梁长度为1420mm，立柱高度为2146mm。
第一层为DN150+DN100消防喷淋管。对支架横梁截面所产生的集中力为0.88和0.53KN。
第二层为DN125+DN80消防喷淋管。对支架横梁截面所产生的集中力为0.53和0.35KN。
第三层为600*200+400*200+200*100电缆桥架。对支架横梁截面所产生的均布荷载为7.8KN，8.1KN，16.2KN。
经过MSteel钢结构工具箱软件测算得知第一层及第二层横梁可选用41*41*2.5型钢
第一层
经过MSteel钢结构工具箱软件测算得知第三层横梁可选用41*62*2.5双拼型钢
第三层
立柱强度：
N/A=8300+2200+3000/355.3=38MPa≤ f=215MPa
底座强度：
底座生根处采取两个四孔大底座，每个底座配四只M12膨胀螺栓。
M12膨胀螺栓抗拉载荷4.83KN，4.83*4=19.32KN>立柱所受拉力8.3+2.2+3.0=13.5KN。
螺栓采用M10*25高强度防滑螺栓，抗拉、抗剪远远满足需求。
所以选用此三层综合支架满足要求，根据以上计算结果创建三层综合支吊架族
然后将此族导入项目，按桥架间距1.8米自动布置，布置完成检测碰撞情况，并算量统计族数量及各材料数量。
支架布置完成图
BIM是当下的热门话题，以三维数字技术为基础，能对工程项目相关信息进行详尽表达。综合管线部分是机电安装工程中的难点，经过申捷PBS成品（抗震）支吊架系统软件BIM技术深化设计后的三维图导出安装节点图，不仅可以提高机电安装的精确性，还可以节省大量绘制成品（抗震）支吊架节点图的时间。BIM模型信息的完备性、关联性、协同性在建筑行业的应用，除了能减少工程成本并有效控制工程进度及质量外，还将为建筑行业的科技进步带来不可估量的影响。
