BIM應(yīng)用在管線綜合支吊架實(shí)施做法案例展示

本工程機(jī)電專業(yè)包含30余個(gè)系統(tǒng)，管廊管線多達(dá)36條，參建單位多、操作水平良莠不齊。若所有參建單位各自為政、只考慮各自負(fù)責(zé)專業(yè)管線施工，缺乏統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，必然導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)雜亂無章，將嚴(yán)重影響施工質(zhì)量。

有無綜合支架效果對(duì)比效果圖

無綜合支架 VS 有綜合支架

為此，項(xiàng)目部運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)所有機(jī)電管線進(jìn)行綜合排布、策劃綜合支架方案，并承擔(dān)本工程綜合支架施工。

（一）：管線綜合排布

運(yùn)用BIM技術(shù)輔助進(jìn)行管線綜合排布。

示例1：此處共有管線36支，層疊密集，綜合排布后共分8層，整齊美觀。

III區(qū)2層管線綜合排布效果圖

VI區(qū)3層管線綜合排布效果圖

本工程管線綜合排布原則：

1）預(yù)留安裝維修空間；

2）小管讓大管、有壓管讓無壓管、低壓管讓高壓管；

3）行程長(zhǎng)的管線在上層，行程短的管線在下層；

4）管線閥門并列安裝時(shí)考慮閥門及法蘭保溫后的間距；

5）金屬導(dǎo)管和金屬槽盒敷設(shè)在蒸汽管下方，不小于0.5m，在上方時(shí)不小于1.0m；

6）通信橋架與其他橋架水平間距至少300mm，垂直間距至少300mm，防止磁場(chǎng)干擾；

7）最上層橋架槽蓋開啟面至少保持50mm垂直凈空。

（二）選型計(jì)算

以II區(qū)2層為例，依據(jù)管線綜合排布策劃綜合支架方案。

II區(qū)2層管線綜合排布效果圖

1.初步選擇支架型鋼，策劃綜合支架方案，創(chuàng)建支架三維模型。

2.計(jì)算每處節(jié)點(diǎn)受力（=管道自重+滿水水重+保溫層重+保護(hù)層重），管道長(zhǎng)度按4.5m計(jì)算。

3.對(duì)支架進(jìn)行受力分析,支架下三層占整體質(zhì)量的95.5%，為方便計(jì)算，以下三層為模板創(chuàng)建力學(xué)模型。

4.擬定計(jì)算參數(shù)。

(1)荷載放大系數(shù)：1.5；受拉桿件長(zhǎng)細(xì)比限值：300；受壓桿件長(zhǎng)細(xì)比限值：150；橫梁撓度限值：1/200。

(2)設(shè)計(jì)資料

材質(zhì)：Q235-B；fy=235.0N/mm2；f=215.0N/mm2；fv=125.0N/mm2；梁跨度：l0=3.51m；梁截面：[16b；強(qiáng)度計(jì)算凈截面系數(shù)：1.00。

(3)參考標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范：《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》

5. 校核支架型鋼及焊縫強(qiáng)度，經(jīng)濟(jì)選型綜合支架型鋼。

(1)計(jì)算單工況作用下截面內(nèi)力（軸力拉為正、壓為負(fù)）

(2)計(jì)算荷載組合下最大內(nèi)力= 1.2x恒載 + 1.4x活載

(3)計(jì)算抗彎強(qiáng)度

4）計(jì)算抗剪強(qiáng)度

5）計(jì)算梁上翼緣受集中荷載

6）折算應(yīng)力

7）計(jì)算節(jié)點(diǎn)焊縫節(jié)點(diǎn)處受力。經(jīng)計(jì)算彎矩：0.31kN.m；剪力：0.71kN；軸力：65.33kN。采用E43型手工焊，焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ff=160.0 N/mm2。

彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力

剪力產(chǎn)生的應(yīng)力

軸力產(chǎn)生的應(yīng)力

折算應(yīng)力

以上結(jié)果均小于焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值時(shí)滿足要求。

6. 將支架荷載逐一分配到各型材構(gòu)件，匯總出錨栓所在受力，結(jié)合螺栓的允許設(shè)計(jì)強(qiáng)度值選定所用錨栓的類型、規(guī)格和數(shù)量。由計(jì)算得每根支架立柱最大軸力N=65.331KN，當(dāng)砼強(qiáng)度為C30時(shí)，M16X110抗剪設(shè)計(jì)值V=14460N，抗拉設(shè)計(jì)值F=21010N。只承受剪力時(shí)：每根立柱需要的膨脹螺栓的數(shù)量n=N/V=65.331/14.460=4.52=5條；只承受拉力時(shí)：每根立柱需要的膨脹螺栓的數(shù)量n=N/F=65.331/21.01=3.11=4條。由此確定膨脹螺栓規(guī)格及數(shù)量。

7. 邀請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)院對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行彎矩和剪力校核。

（三）模擬試驗(yàn)

1. 加工試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，模擬支架受力情況，對(duì)支架整體及結(jié)構(gòu)的安全性能進(jìn)行校核。

2. 出具檢驗(yàn)報(bào)告。

（四）方案會(huì)審

策劃綜合支架方案（附計(jì)算書及試驗(yàn)報(bào)告），經(jīng)建設(shè)、監(jiān)理單位批準(zhǔn)后實(shí)施。

（五）過程控制

1.大規(guī)模門型支架調(diào)直裝置綜合支架普遍采用[14、[16制作安裝，跨度大于3m，部分超過6m；立柱長(zhǎng)度大于4.5m、部分達(dá)到6m；層數(shù)均在5層以上，單體重量高達(dá)1.4t。

在施工過程中存在以下問題：

(1)支架立柱長(zhǎng)，易變形扭曲；

(2)支架層數(shù)多，焊口密集、焊接應(yīng)力集中，容易產(chǎn)生焊接變形。

以上問題可能導(dǎo)致支架安裝完成后產(chǎn)生局部變形，影響整體布局美觀。為此，項(xiàng)目部設(shè)計(jì)加工“支架調(diào)直器” 對(duì)變形支架進(jìn)行調(diào)整。

原理圖

限位裝置采用[20制作，一側(cè)開140X140方形口，一側(cè)開165X120矩形口；槽鋼長(zhǎng)度據(jù)實(shí)確定，需保證方管與支架距離略大于千斤頂本體長(zhǎng)度，小于千斤頂行程和本體長(zhǎng)度之和。

組件1 限位裝置俯視圖

敞口一側(cè)鉆Ф30圓孔，穿入Ф25螺紋鋼限制支架與限位裝置的相對(duì)位移；附近焊接Ф20螺帽，調(diào)直前后千斤頂不受力時(shí)，擰緊螺栓可以防止調(diào)直器墜落。

組件1 限位裝置側(cè)視圖

支撐裝置采用□120X120X4.5制作，插入限位裝置的方形孔內(nèi)，支撐千斤頂?shù)撞渴芰?。每隔一段距離鉆Ф30圓孔，可以勝任不同長(zhǎng)度立柱調(diào)直工作。

組件2 支撐裝置

操作步驟

2. 設(shè)計(jì)加工蒸汽、凝結(jié)水導(dǎo)向管座

(1)凝結(jié)水導(dǎo)向管座：圓管上焊接鋼板作為支撐立板，將矩形管切割后倒置作為限位裝置，不銹鋼立板與管道滿焊，矩形管與底板之間襯聚四氟乙烯板減小摩擦系數(shù)并隔熱。

模型圖及現(xiàn)場(chǎng)圖

2）蒸汽導(dǎo)向管座

殼體采用1.5X25、4.0X60mm 鋼帶，8mm厚鋼板焊接；滑動(dòng)面采用聚四氟乙烯板制作，PTFE熔點(diǎn)327℃，使用溫度250℃＞195℃，摩擦系數(shù)0.04，是固體材料中摩擦系數(shù)最低者，可以有效實(shí)現(xiàn)由于管道漲縮引起的滑動(dòng)；殼體內(nèi)襯石棉管托絕熱。

三維模型圖

定制加工圖

現(xiàn)場(chǎng)效果圖

3.利用綜合支架搭設(shè)檢修平臺(tái)本工程多數(shù)管線標(biāo)高大于5m，部分閥門標(biāo)高超過3m，為了方便后期維修操作，利用綜合支架搭設(shè)檢修平臺(tái)。

制冷站機(jī)組立管支架

4.單個(gè)支架“一體多用”立管與水平管共用支架，主立管支架兼顧分支管道支架。

工程實(shí)施效果欣賞

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