关键词：超高层 管井 机电安装 BIM 装配式
一、引言
随着科技的进步，建筑行业的发展，超高层建筑的应用越来越广泛。机电安装作为超高层建筑的重要组成部分，其技术要求和施工难度一直是行业面临的挑战。应用BIM技术对全过程施工进行指导，是未来的趋势所在。
二、工程概况
本工程为江西省吉安市高铁新区核心区“五指峰”建筑群，包含科创中心及总部经济大楼、裙房配套、文化展览馆，属EPC（即工程总承包企业按照合同约定，承担工程项目的设计、采购、施工、试运行服务等工作，并对承包工程的质量、安全、工期、造价全面负责）项目。机电专业系统齐全且复杂，深化设计任务重,标准高。深化设计范围包含暖通空调、防排烟、给排水、消防水、强弱电等各专业管线综合深化设计。最高建筑高度197m，有44层，属超高层建筑。本工程拟选用BIM技术作为全过程施工指导。
三、问题分析
3.1 管井内管道综合排布
管井内管道密集，主要包括给排水管道、消防管道以及空调水管道。若直接按照原始设计图施工，可能会导致很多问题：套管预留位置不准确；高层管井内排列松散，浪费支架，影响整体美观度；超高层建筑层数较多会导致垂直管道逐层累计误差过大。本项目准备采用BIM技术，在预埋套管前对管井内所有管道进行综合排布。首先需要复核建筑结构图纸，检查在管井内是否存在圈梁、暗梁、加腋梁等特殊结构，土建模型建模；然后需要对比管道设计平面图和原理图是否一致，少数设计院的原理图与平面图并非同一设计师设计，出错概率较大，一般以平面图为准；接着统计管道进出口走向，按照统计表并结合平面管线布置建出模型。同时支架选型也要准确计算，选出合适的槽钢或角钢型号，考虑好建筑粉刷层，准确平面布置。在这里需要特别注意的是管道材质和保温情况。项目实际选用的材质可能和模型中设定的材质的管径不一样，因为软件中自带的管径都是国标尺寸，实际可能会有偏差。再就是一般空调管道和热水管道需要保温，平面布置时也要考虑保温厚度，避免留洞位置出现偏差。
管井的立管装配件一般比较多，如各种阀门，这些装配件是要大于立管管径的，因此管径排布时需要考虑这些装配件的位置，不然会极大地影响安装质量，严重时还会影响这些装配件的功能使用与后期检修。管井应保证有足够多的空间完成各种管线的检修和更换工作。
针对垂直管道逐层累计误差过大的问题，后期可利用BIM放样机器人，将模型导入机器人当中；同时运用三维激光扫描仪，扫描现场土建结构，生成点云建立模型后结合机电模型施工，在现场利用BIM机器人的放线功能，避免结构对管道安装的影响。
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3.2 避难层与机房层综合管线排布
超高层的避难层和机房层的管线一般都比较复杂。所谓避难层，就是高层建筑中用作消防避难的楼层，一般建筑高度超过100m的高层建筑，为消防安全专门设置的供人们疏散避难的楼层。通过避难层的防烟楼梯间应在避难层分隔、同层错位或上下层断开，但人员必须要经避难层方能上下。避难层深化设计的难点主要体现在消防管线较多，并且多数管线都无法改变其系统和路由，几乎只有唯一的路径。我们知道所有深化设计必须以原设计及相关技术规范为依据，深化设计完成后，须获得建设方、设计院及机电顾问审批同意后，才可以作为施工的依据。这是深化工作的难点之一。同时，避难层的功能要求导致火灾时需要在这一层里聚集数量较多的人员，为了不至于过分拥挤，避难层的使用面积一般设置都比较宽松，这就导致我们的管线排布需要更加紧密，以便预留更大的空间，净高要求也会比一般的楼层更加苛刻。本项目在屋顶设有专门的机房层，涵盖了生活水箱间、消防水箱间、排烟机房、加压送风机房等，其中生活水箱间和消防水箱间相邻排布。由于水箱间均处于屋顶，所以水箱的人孔、以及进出水管的阀门等应采取锁具或阀门箱等保护措施，我们在管线排布时需要考虑这些东西的影响，留够足够的安装与维修空间。同时，根据规范要求，消防水箱外壁与建筑本体结构墙面或其他池壁之间的净距，应满足施工或装配的需要，无管道的侧面，净距不宜小于 0.7m；安装有管道的侧面，净距不宜小于 1.0m，且管道外壁与建筑本体墙面之间的通道宽度不宜小于 0.6m，设有人孔的水箱顶，其顶面与其上面的建筑物本体板底的净空不应小于0.8m，这些要求都会一定程度限制我们深化设计排布的方案。
四、应用拓展
综合管线排布是BIM技术最基础的应用，该项目计划从多方面利用发掘BIM的价值，探索更多更加实际的应用。
施工模拟是最近比较火的一个应用。在管线综合协调模型中考虑检修和施工等因素对各专业之间的交叉施工进行施工工序预演及安装施工模拟分析，合理规划施工顺序，减少交叉施工沟通协调部到位而产生的返工损失。我们项目的机电管理人员利用施工模拟可以提前预测项目建造过程中每个关键空间的施工现场布置、大型设备及管线布置的方案，从而实现项目的精细化管理。
配式机房也有很大的发展前景，尤其是对一些工期比较紧张，安装精度要求较高的项目，有很大的帮助。传统机房施工受工序交接影响，存在高处焊接作业风险，交叉作业频繁，质量影响不确定因素多，施工周期长，作业环境受限不利于施工人员健康作业等缺点。装配式机房可以大力采用BIM信息化技术，整合行业优势资源，聚集形成全系统、全集成、全装配绿色建筑系统产业链，此外还可以打造模块化的预制基地，通过高效的施工作业特点推进经济结构调整和环保型产业建设。
基于BIM的工程算量也是未来发展的一个方向。基于BIM的造价管理方式是:完全基于数字建造和建筑信息模型 BIM 的理念，将造价与图形结合，在造价文件中提供最直观最形象的可视化建筑模型，实现算量软件与造价软件无缝连接，图形的变化与造价变化同步，充分利用建筑模型进行造价管理。通过条件统计和区域选择即可生成阶段性工程造价文件，便于进度款的支付统计。应用BIM施工模型，可以精确的计算出工程量，辅助工程预算的编制。如在保温层施工前，可以对施工区域的管线长度进行统计，以得到精准的保温层的量。可以减少施工浪费，进行成本的控制，落实到其他部门。
五、总结
国家目前正在加紧出台各种条文，规范和发展BIM技术在建筑行业的应用，未来的发展前景很大。BIM技术对传统建筑施工管理的冲突在显著加大，本文通过对项目BIM应用探索讨论了一些BIM技术在超高层建筑中的一些应用，可更好的完成施工任务，实现对施工过程的把控。
论文作者:罗健 高松涛 张宏深
论文发表刊物:《建筑实践》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/27
标签：管井论文; 管线论文; 管道论文; 机电论文; 水箱论文; 模型论文; 项目论文; 《建筑实践》2020年第1期论文;