运用BIM技术助力雄安商业服务中心项目制冷机房装配式施工

运用BIM技术助力雄安商业服务中心项目制冷机房装配式施工

李宇星1,,李龙新1,,李红宇1

1 中国建筑第八工程局华北公司安装分公司，天津 300452

[摘要] 随着国务院在“十三五”提出大力发展装配式的口号，也伴随着人口老龄化的加剧，人力资源在施工现场成为稀缺资源，机房进行装配式施工成为趋势。本项目为我团队对装配式制冷机房进行初步探索的试点项目，结合项目的进行，对装配式的流程与BIM与现场结合进行了技术流程规划。[1]

[关键词] BIM；机电设备；装配式；制冷机房

[中图分类号] TU758.11  [文献标识码]     A[文章编号]

Using BIM Technology to assist the assembly construction of refrigeration room of xiong'an Commercial Service Center Project

Li Yuxing1, Li Longxin1, Li Hongyu2

(1.CHINA CONSTRUCTION EIGHTH ENGINEERING pISION CO.,LTD.，Tianjin  300452，China)

Abstract: With the State Council putting forward the slogan of vigorously developing prefabricated construction in the "13th five year plan", and with the aggravation of the aging population, human resources have become scarce resources at the construction site, and it has become a trend to carry out prefabricated construction in machine rooms. This project is a pilot project for our team to preliminarily explore the prefabricated refrigeration room. Combined with the project, we have carried out technical process planning for the combination of the prefabricated process and BIM with the site.

Key words: BIM; Electromechanical equipment; Fabricated; Refrigerating machine room

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0引言[1]

为结合我团队“以BIM为核心的项目管理模式”理念，在精细化建模的基础上进一步推出“BIM助力机房装配式施工”，以解决传统施工模式中的问题。[2]

传统的机电安装工程主要是依靠现场搭建临时加工区，现场测量、现场加工来制作管道管件，这种施工方式不仅存在较大安全隐患，机房封闭狭小，传统施工烟尘飘散、噪音四起，作业环境十分恶劣。同时对施工现场环境造成污染，耗费大量人力，效率低下。而且加工工人技术水平参差不齐，导致生成过程中的管道管件质量随机性大，若制作过程中尺寸有所偏差，将导致拆改浪费。[3]

通过BIM精细化模型出具机房详图与构件加工详图，将加工场地移至工厂进行机械化加工。采用数控相贯线等离子切割机、自动焊接机和最先进的测控技术，确保了制作安装精度，大大提高安装质量。现场减少明火作业，摒除了传统施工模式的诟病，现场仅需少量工人对管道施拧法兰螺栓对管道进行拼接，提高了施工效率、施工安全性、准确性。

发展装配式建筑是建造方式的重大变革，是推进供给侧结构性改革和新型城镇化发展的重要举措，有利于节约资源能源、减少施工污染、提升劳动生产效率和质量安全水平，有利于促进建筑业与信息化工业化深度融合、培育新产业新动能、推动化解过剩产能。

1装配式机房建造技术要点

1.1项目简介

制冷机房面积约450平方米，4台冷量2462KW的水冷电制冷悬磁浮冷水机组，10台水泵，2台长度达5.5m的分集水器，1台真空排气定压机组包含水箱与加药装置，大管径管道8根，管径分别为DN450、DN400、DN350。

1.2传统设计模式问题

建筑、结构、机电各专业设计协调困难，各专业之间大量冲突；设计无法考虑设备实际尺寸，故在设备基础和排水沟的布置上与实际情况有较大出入，若按照原设计图纸施工，后期变更困难，造成进度与成本的增加。如：原集水器设计位置在4-5轴与K-L轴之间，如图1所示。此位置板高度与制冷机房板高度高差为600mm，如图2所示。结合建筑图，此集水器位置为制冷机房外侧，并且进入制冷机房的DN450管道高差无法满足布置平衡阀加3个蝶阀的空间，所以该集水器位置不合理。

图1：原集水器位置

图2：结构图高差

又如：制冷机房的楼梯在建筑专业与结构专业中均设计为直梯，但暖通图纸中为折角楼梯，此问题影响了水泵的摆放位置，无法按照暖通图纸所示拜访。如图3建筑图纸楼梯与图4.暖通图纸楼梯。

图3：建筑图纸楼梯

图4.：暖通图纸楼梯

1.3 BIM深化设计

1.3.1 制冷机房深化设计

BIM团队与业主、顾问及各专业设计积极进行协调，提出图纸问题并提供解决方案。结合各专业图纸、各方建议、现场定标设备与材料的实际规格参数情况，完善可提供装配式精度的BIM模型。利用BIM模型为厂家提供分段加工管段构件图，为现场提供装配图。

制冷机房深化：结合现场设备定标情况，让厂家提供该工程订购设备样册，制作与样册一致的设备及阀门族。设备需保证几何占位空间、设备接口位置与样册一致；阀门需保证几何占位空间、阀门长度与样册一致。我团队制作了以csv表格驱动族参数的rfa族库，以确保每个项目不同尺寸的设备与阀门均可通过修改csv表格文件数据，达到快速驱动族参数属性变化的目的。

图5：csv表格

结合设计图纸的设计意图、管道路由走向，结合建筑结构的空间限制，对大管径的管线进行初步的大致排布，结合设备实际大小尺寸、设备所需最小检修空间对设备进行定位，深化设备基础大小并进行基础排布定位；设备位置确定后，深化排水沟位置。如图5设备定位图。

图6：制冷机房基础定位图

对设备进行阀门管段的建模拼装，确定连接设备的管段长度与阀门及接主管管件所需空间，结合大管径主管与设备排布，进一步优化设备位置与管线位置，进一步确定最优的接管方式与大管径主管道的排布，如图6设备接管与主管连接。

图7：设备接管与主管连接

设备与主要管道排布完成后，再进行其他管线的布置，如桥架、风管、给排水小管道等，最终确定深化方案，完成深化模型，如图8最终模型。

图8：最终模型

2.3.2 装配式深化设计

由于此次制冷机房的施工为本单位探索装配式的初级阶段，故装配率较低，装配段仅为2组水泵所接DN450、DN400与水泵、冷机阀部件竖向L型管段，装配段之间的连接方式均为法兰，装配范围内仅纠偏部分采用焊接。

进行装配式深化之前，首先与现场人员及土建专业进行装配策划，明确吊装口与运输路径的空间尺寸大小。本项目土建留在制冷机房上侧的物料运输口尺寸满足吊装所需空间，所以采用此空间进行冷机与装配管段的吊装。吊装口6500x3500，冷机尺寸5830x2550。

图9：设备吊装口

图10：冷机尺寸

装配的模块尺寸不得大于吊装口尺寸的前提下，对制冷机房模型进行装配模块划分的深化。冷冻水泵与冷却水泵各5台，将5台水泵分为3台一组与两台一组做成泵组整体安装。如图10。

泵组所采用的的框架型号最少不宜少于14#槽钢，以满足泵组吊装时的受理情况。

图11：水泵组三维尺寸

以泵组为装配起始点，对水平管线进行递推式施工，将成排大管道成组分段进行装配。最终形成BIM综合图、管道分节图、构件加工图、递推施工图分交送厂家与现场进行加工与施工。

1.4 装配式流程

结合以上BIM技术应用与现场对接流程，我团队总结出项目如需进行装配式需按照以下流程进行。

2.4.1 管理流程

开始 → 装配式相关策划 → 数据收集 → 修改相关族 → 初步深化 → 点云扫描 → 装配精度深化 → 分段编码 → 装配图纸 → 成果交付交底 → 厂家加工运输 → 场内运输 → 场内装配 → 调试验收 → 结束

2.4.2 工作要求

2总结

在人力资源越来越匮乏的建筑业，装配式必将作为现场施工的趋势。我司在借鉴其他公司装配式机房施工方案的基础上，优化了符合我司具体情况的装配式流程与方式，初步实现了本项目的装配式机房。

相较于传统方式，机房施工累计减少了高空作业30%、减少狭小封闭空间切割焊接污染性作业时间40%、减少劳动力20%，缩短工期30%。

我司将在此项目的基础上，进一步加大装配率，寻求专业的分包与加工厂，进一步向全装配式机房的征程迈进。

[1] 郑贤来，方健，杨方伟，等。预制装配式制冷机房实施的创新探索[J].工程技术研，2019,4(4):253-254.

[2]梁雄，汤毅，沈慧华，剧院冷冻机房机电系统模块化施工初探[J].建筑施工，2019,41(10):1882-1883+1886

[3)]刘桃红，高层建筑给排水设计施工及管道安装施工工艺[J].低碳世界，2020,10(3):91-92.

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*山东省科技计划项目（2013024268）

[作者简介] 李宇星，BIM工程师，助理工程师

E-mail: 358815739@qq.com

[收稿日期]2020-01-22