建筑技术丨基于BIM技术的综合支吊架深化与施工技术

1 工程概况

中关村论坛永久会址主会场项目，位于海淀区新建宫门路1号，总用地面积5.9万m²，地上建筑面积2万m²，建筑层数为地上1层，局部2层，地下2层。

本工程为科技会场项目，机电系统复杂、功能齐全。地下2层车库设置10个空调机房、12个排烟机房；地下1层为会议、办公、后勤、厨房、车库综合层，设消防泵房、冷热源机房、给水泵房、中水泵房、生活热水机房、8个空调机房、19个排烟机房；地上设置3大会场，后勤区主要以厨房和办公为主，局部2层设置空调机房、消防水箱间等。

2 施工难点分析

地下1层后勤区走廊宽2.9 m、高6.2 m，内设置生活给水、热水、排水、废水、污水、虹吸雨水、消火栓、喷淋、水炮、空调水等大口径管道，大截面风管及多趟电缆槽盒等管线繁杂，各专业管线立体交叉布置且范围广、管线密集大部分路由集中在后勤区走廊部分，机电安装空间占用空间净高3.8 m，确保走廊装饰完成面净高在2.4 m以上。

走廊处机电工程管道密集，故各专业管道支吊架复杂繁多，施工交叉频繁，上下层管线施工顺序是影响施工进度的主要问题，增大施工难度，影响整体施工质量。各管线单独施工后的支架点位过于密集，不仅影响后期管线调试、过多占用检修空间，且容易出现支吊架吊点不足、支吊架承载力不够等问题。

基于BIM的综合支吊架技术是在安装工程中将给排水、暖通、电气、消防等各专业的支吊架综合起来，通过BIM技术的统筹规划设计，整合成一个统一的支吊架系统，可通过组合和调整来适应各种管道、桥架、设备等的固定和支撑，其充分利用了BIM技术直观鲜明、可视化、一体化的特点。

目前本工程施工中管道系统的集成化高，建筑内部管道系统多且复杂，普通安装方式支吊架凌乱分散，交叉较多。本工程基于BIM技术采用综合支吊架施工，该工法取代传统支吊架形式，不仅减少了支吊架数量，还使管线走线更加清晰、美观，既实现了节约成本，又加快了施工进度，其观感、质量均大幅提高，综合支吊架一次施工合格，避免了支吊架的二次拆改或承载力不足等问题。综合支吊架在满足管线布置的前提下，可有效控制整体占用空间，其可最大限度地节省空间，并可实现在管线阶段的综合优化设计。

3 综合支吊架实施原则

（1）给水与消火栓管、喷淋管共架；成排强弱电桥架共用支吊架；采暖管道单独布置支吊架；风管单独布置支吊架。

（2）在支吊架生根情况不便的情况下，考虑风管、水管、桥架共用支吊架；支吊架间距根据管线和梁跨距综合考虑；综合支吊架优先生根在侧梁上，没有条件时生根到板、结构墙或柱上。

（3）综合支吊架的管道底需标高对齐；对于变径管线，在实际工程中需在支吊架横担上增加垫块或偏心大小头。

（4）综合支吊架必须均匀完整满焊，外观成形良好，不得有欠焊、漏焊、裂纹等缺陷。

（5）为方便现场材料选型，吊架型号尽可能统一。

4 综合支吊架实施

综合支吊架实施一般流程如图1所示。

图1 综合支吊架制作流程

经分析可知，针对本工程地下1层后勤区走廊位置管道进行综合支吊架设计和实施。选取走廊位置包含6路排水管道、2路大截面通风管道、1路小截面通风管道、7路强弱电桥架、2路采暖管道、4路空调水管道及4路消防水管道。其中4路重力排水管道在最上层，分别单独设置支吊架，2路大截面通风管道共同安置在一个综合支吊架上，其余管道共同安置在另一个综合支吊架上。管线分布以及支吊架承载示意如图2所示。

图2 管线分布及支吊架承载示意

4.1 管线优化

（1）管线排布应统筹规划，在满足规范的前提下，尽可能满足业主的需求和施工时安装操作的便利性以及后期使用时检修需求等方面的要求，并尽可能做到整齐美观。

（2）相同专业的管线尽可能平行成排布置，以便做综合支吊架，并且在进行有保温管线排布时要注意预留保温层的空间。

（3）在狭小空间进行管线排布时，需从安装管线操作的角度出发，排布并注意管线检修空间的预留，同时要注意考虑支吊架生根点的位置。

4.2 确认支吊架间距

综合支吊架布置要以最小管道间距为准，同时在进行支吊架的布置时注意抗震支吊架斜向支撑的空间。

4.3 综合支吊架设计选型与计算

（1）依据管线综合排布情况确定需要布置综合支吊架的管道，制订综合支吊架方案。支吊架的布置方案，以及支吊架的布置应遵循安装标准规范，综合支吊架类型及型号的选择要合理，且满足承载力要求。

（2）对于管线复杂位置、支吊架施工困难位置，根据管道排布情况，选择支吊架、吊架、立管支吊架等形式，调整支吊架尺寸与管线间距、横杆型号、吊杆型号、生根面、安装点等参数；对管线复杂位置建立综合支吊架模型，通过BIM技术可直观表现各综合支吊架的尺寸、位置、承载管线情况、固定方式等。

（3）支吊架立柱或吊杆距离管线的最小净距为50 mm，情况不允许时，可适当缩小净距。

（4）根据项目需求选择通用支吊架或成品支吊架，相关构件设计完成后，点击“确定”即可生成支吊架。

4.4 支吊架受力分析

（1）支吊架布置后需要对支吊架进行校核，受力分析，才能用于现场施工使用。

（2）借助软件进行支吊架受力分析，点击需要校核的支吊架进入校核界面。确定支吊架连接方式铰接或刚性连接，设置管道类型、管道保温、管道内介质类型等参数，设置完成后开始支吊架的受力验算。

（3）对跨度、杆件、焊缝、锚栓、锚板等内容的验算结果进行分析，对不合格项进行检查，调整支吊架相应位置的设计内容，直至验算满足要求为止。

（4）当校核满足后，进行计算书的导出即可。

4.5 导出支吊架材料清单及制作大样

支吊架设计完成可导出主要材料清单以及制作大样即可。

4.6 综合支吊架现场校核

技术员应依据支吊架大样图对综合支吊架进行尺寸及外观的抽查，抽查重点包括杆件型号、尺寸、焊缝及防腐质量；模拟支吊架受力情况，对支吊架整体及结构的安全性能进行校核，并进行检测记录。

4.7 综合支吊设计方案审核

综合支吊架方案（附计算书及试验报告），经建设院、设计院及监理单位批准后即可实施。

5 结束语

在中关村论坛项目实施过程中，全过程运用BIM技术辅助现场施工，通过BIM+管线综合优化、综合支吊架应用、深化设计施工协同等手段可大幅提高施工效率，避免了工程返工等情况的发生。机电管线综合支吊架技术通用性强，便于统一安装，施工要求易达到，可广泛应用于机电工程管线安装。

本工程BIM工作站在深化设计过程中，通过支吊架模型的建立，指导现场管道支吊架安全精准施工，在机电管线复杂节点处，综合考虑支吊架设置，充分利用综合支吊架代替各专业的单支吊架设计，提升了支吊架安装高度。

因支吊架安装混乱，应避免后进场施工的专业出现无法安装的情况，避免管线单独设置支吊架，减少支吊架材料损耗，可大幅降低施工成本，提升工程整体质量和观感，得到了业主、监理单位的充分肯定，取得了良好的经济效益与社会效益。