一种基于BIM的装配式机房深化设计流程及其施工方法与流程

本发明属于机电施工领域，具体涉及一种基于bim的装配式机房深化设计流程及其施工方法。

背景技术：

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益突出。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，“基于bim的机电工业化”的发展方向，逐渐成为机电安装行业可持续发展的必然选择和趋势。

随着建筑机电的蓬勃发展，业主对建筑产品的要求部仅仅局限于施工质量，结构稳固，施工的“观感质量”也日益成为业主重点考察的项目。而机电安装的施工在其中扮演着尤为重要的角色。

针对此项目标，机电工厂化加工、流水施工的进程也在日益推进。机房的装配式管道则是目前施工单位又一研究的新方向，建筑市场更是陆续涌现出集机房设计、拆分、出图、预制、运输、装配施工全链条的服务公司。同时软件平台方面，部分软件可通过扫描二维码实现bim数据与现场信息高效有序地交互，进行从工厂到现场的信息追踪及了解现场安装位置的说明，使得信息采集、获取、追溯更便捷迅速。

传统机电因为图纸设计不清晰，各专业独立性较强等问题，存在施工质量差，误差、浪费严重等问题。本发明针对现有技术中机房泵站管道安装效率低下、拖慢工程进度、误差大等缺点而提出改进。

技术实现要素：

本发明的目的是解决上述问题，提供一种基于bim的装配式机房深化设计流程及其施工方法，其利用bim进行管道综合排布，模块化拆分，工厂化高精度预制，具有工期短、工效高、经济性好、安全性高、节能环保等优点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于bim的装配式机房深化设计流程及其施工方法，包括以下步骤：

s1:深化设计

1)深化需求确认：

项目部填写《深化设计申请表》确认项目深化设计需求并签字深化设计服务协议；

2)深化点确认：

设计院深化设计负责人，会同项目部按《深化设计清单》确认深化节点范围，项目部完善深化设计信息确认表；

3)深化信息确认：

识别项目深化设计涉及成品材料尺寸、材质、构造做法等信息，按确认书格式书面确认；

s2:bim初步建模：

1)族库建立：根据相关信息收集情况，完善该项目族库，从云仓数据库提取产品数据参数；

2)建筑、结构建模：根据建筑、结构图完成土建模型建立；

3)净高分析：根据甲方标高要求、车库结构形式，综合分析管线标高体系；

4)机电安装初步建模：根据施工图，初步建立机电安装模型，平面布置按照原图排布，各系统管道布置在不同标高和图层中，便于后续深化调整；

s3：bim深化建模：通过bim模型查找图纸中的“错”“漏”“碰”“缺”，对施工图进行节点深化和排布优化；

1)族库建立：根据相关信息收集情况，完善该项目族库；

2)建筑、结构建模：根据建筑、结构图完成土建模型建立；

3)净高分析：根据甲方标高要求、车库结构形式，综合分析管线标高体系；

4)机电安装初步建模：根据施工图，初步建立机电安装模型，平面布置按照原图排布，各系统管道布置在不同标高和图层中，便于后续深化调整；

s3:bim深化建模：

1)机电安装平面深化：根据深化设计原则，深化综合管线平面布置；

2)碰撞检查标高深化：平面布置完成后进行管线碰撞检查，深化管线标高体系；

3)标准节点：根据深化设计成果图要求，完善各部位标准节点；

s4:设计文件审核及确认：

由设计院校核，工程部评审，重点针对深化完整性、可靠性、合理性、适用性进行确认，会签后下发；内部校核，与项目一同将深化设计成果图交设计甲方确认；

s5:深化设计交底：

深化设计负责人根据深化设计成果图组织对项目部进行施工前优深化设计图交底；

s6:现场复核、调整：

现场主体施工后对安装预埋内容及结构偏差情况进行现场复核，并在与项目达成共识下对深化内容进行调整；

s7：正式深化出图：

形成正式设计文件；

s8：管道复杂位置进行预制加工：施工更加简便，缩短工期。

预制前做好材料备料、机具调试工作，对作业人员进行技术交底。按照构配件加工图中材料规格清单逐一加工进行拼装成组，粘贴编码标识，做好半成品保护工作；预制内容包括管道转弯、三通翻弯位置，定尺管道由现场加工厂加工，定型化机电模块由机电加工厂加工，施工现场支架共用；支座由深化设计流程直接设计，根据深化设计图进行加工，施工时可以直接采用施工。根据bim输出的平立剖图纸进行现场放样，确定泵组、管道组、附属设备组等安装控制线，弹线标识。

按照构配件加工图纸和清单，将半成品构配件运输至现场，通过汽车吊等垂直运输工具将泵组构配件落地，进行验收。验收合格后使用水平运输送至机房内。若施工前机房顶板有吊装预留洞，可通过垂直运输设备吊入机房再进行验收、水平运输等步骤。

所述s3中bim深化建模采用的软件为inventor软件。

一种基于bim的装配式机房施工方法，包括以下步骤：

s1：泵组安装：

1)泵组水平运输至机房安装位置附近，用地坦克将泵组推送至安装位置；

2)泵组牵引至安装位置后，进行就位前调整，确保前后、左右、上下三个维度接驳控制点与模型一致；

3)用千斤顶辅助泵组就位，取出地坦克，固定泵组位置；注意螺旋千斤顶下降过程的同步控制，避免定位出现偏差或整个泵组出现无法消纳的形变；

s2：管道组安装：

1)主要设备及泵组就位后，按照预制好的标准管道组按照构配件加工分解图中编号顺序依次安装；

2)管道组通过可调法兰连接，先进行预拼装，待所有管道组、附属设备组安装完成后，调整偏差；

3)调整偏差后，进行构配件连接处最终固定；

s3：冲洗及试压验收：整个机房管道安装完成后进行进行冲洗，按照项目泵房专项施工方案进行。冲洗流速一般不宜小于3.0m/s，冲洗前应解决好排水措施系统，冲洗介质采用干净自来水，并要求保证连续冲洗，冲洗结果以目测排出的冲洗水的颜色，透明度与入口处水基本一致即为合格。

如给水泵房管道试压，在压力试验中，尽可能将压力表安装在整个管道系统的最低点。试验压力应符合设计要求，当设计未注明时，各种材质的给水管道系统试验压力均为工作压力的1.5倍，但不得小于0.6mpa；检验方法:金属及复合管给水管道系统在试验压力下观测10min，压力降不应大于0.02mpa，然后降到工作压力进行检查，应不渗不漏；塑料管给水系统应在试验压力下稳压1h，压力降不得超过0.05mpa，然后在工作压力的1.15倍状态下稳压2h，压力降不得超过0.03mpa，同时检查各连接处不得渗漏。

装配工作前期由项目部安装班组完成，待后期项目普及后，依照项目进度需求，同时对多个项目进行装配式生产施工服务。

本方法适用于各类给水泵房、消防泵房、提升泵站、制冷机房和锅炉房内泵组及配套管阀施工，具有工期短、工效高、经济性好、安全性高、节能环保等特征。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、云仓储数据提取，实现产品1:1复制。选取符合设计要求的产品品牌，依托云仓数据库，提取产品真实数据，进行1:1三维建模，提高综合排布精准度和准确性。

2、工厂预制加工，保质量降损耗。设备各部品可在预制厂加工车间提前进行预制施工，选拔技术水平较高工人承担切割焊接等工作，且不受气候、环境等因素影响，根据工程具体进度要求可提前进行批量生产，有效提高管道切割精度和焊接质量，半成品质量明显提升。

3、现场装配施工，保安全提工效。所有安装管材只需提供深化加工图纸便可提前预制施工，与土建施工并行作业；同时，工厂化加工提高了安装精度，避免返工，最大限度提高施工效率、缩短工期。现场不存在高空切割、焊接作业，减少了高空坠物坠人的危险，提高了现场火灾预防的安全系数，安全施工程度大大提升。

4、绿色环保。各个预制构件提前在预制工厂进行加工生产，将预制好的构配件运至施工现场进行装配，施工现场能耗低、无污染物排放，环保效果明显，满足绿色施工要求。

传统机电因为图纸设计不清晰，各专业独立性较强等问题，存在施工质量差，误差、浪费严重等问题。基于bim的机电工业化的推进，利用bim进行管道综合排布，模块化拆分，工厂化高精度预制。对提高施工精度与质量，施工人员组织有着极强的示范指导意义。本发明装配时依照项目进度需求，同时对多个项目进行装配式生产施工服务，不但统一了施工质量标准，而且避免了项目部机电施工班组因为工作面不连续而造成的窝工损失。由于将泵房的各个安装模块拆分进行提前预制，在施工现场只需要按照功能模块直接拼装即可，大大提高了安装效率，节省了施工时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明施工流程框图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例只作为对本发明的说明，不作为对本发明的限定。

本发明装配工作前期由项目部安装班组完成，待后期项目普及后，依照项目进度需求，同时对多个项目进行装配式生产施工服务。

本发明“基于bim的机电工业化”基本特点是将机电施工全部工作分为“深化设计”、“预制”和“装配”三个部分。这三个部分工作独立，流程交叉少。

按照公司的经营模式，“深化设计”前期可由设计院西北分院承担，期间进行项目培训普及，待发展成熟后，由项目经营部或技术人员承担。

“预制”可交由直属材料公司或工业化进行，主要预制内容为管道转弯三通翻弯等复杂位置，定尺管道由现场加工厂自行消化，机电加工厂用以生产项目的定型化机电模块。

“装配”工作前期由项目部安装班组完成，待后期项目普及后，材料公司或工业化可培养自己的专业安装班组，依照项目进度需求，同时对多个项目进行装配式生产施工的服务。不但统一了施工质量标准，而且避免了项目部机电施工班组因为工作面不连续而造成的窝工损失。

一、深化目标：

充分考虑施工安装，节能环保，运营维护因素，运用bim技术设计出人性化、单元式拼装高精度机房模型，出具工业级装配图纸，实现工业化加工，信息化配送，模块化安装的目标。

二、本发明的深化设计点：

1、管道拆分节点一次成活

2、管道加工尺寸节点

3、管道调节管段节点

三、本发明的关键点和保护点：

1、机电模块工厂化预制加工中的流程管理，模块加工中配件需达到毫米级的精度，方能满足现场装配需求，控制预制模块加工精度的关键技术。

2、在模型拆分、加工、运输过程中，预制模块存在必然误差，如何在预制模块尺寸误差存在的前提下，提高模块的存活率的的装配施工工艺或拆分方案。

3、机电模块构件拆分关键技术，构件节点及连接处理技术。

4、异形机电模块运输、安装、现场吊装关键技术。

本发明实际施工中的装配过程为现有技术的内容，其创造性主要体现在前期的深化设计、建模及工厂加工预制。

四、深化设计前后对比：

五、深化成果

对4种泵房类型：生活泵房、消防泵房、热交换站、制冷机站，29个深化点实施深化设计，实现5类部品的精准预埋，7类节点的精准定位，11类节点的一次成活。具体深化设计部分(节点)及深化点为：

1、精准定位类：

1)风管、桥架、管道平面精准定位

2)风管、桥架、管道标高精准定位

3)设备及基础精准定位

4)排水沟精准定位

5)主道管支架精准定位

6)桥架伸缩节精准定位

7)管道标识精准定位

2、精准预埋类：

1)支架钢板精准预埋

2、电源和自控联动精准预埋

3)机组、水泵、水箱接地精准预埋

4)洞口、套管精准预埋

5)基脚螺栓精准预埋

3、一次成活类

1)管道支架节点一次成活

2)管道拆分节点一次成活

3)风管支架节点一次成活

4)风管管件节点一次成活

5)桥架异形件节点一次成活

6)桥架吊支架节点一次成活

7)水泵安装综合节点一次成活

8)自喷报警装置节点一次成活

9)减压阀组节点一次成活

10)橡塑保温做法节点一次成活

11)喷淋系统末端装置节点一次成活

4、其他：

1)排水沟构造做法节点

2)水箱展开节点

3)管道支架加工节点

4)管道加工尺寸节点

5)管道调节管段节点

6)桥架平面尺寸节点

识别确定10类标准部品材料清单：

1、产业链专业配送标准部品清单：

1)pc类：渗排水沟pc、浅排水沟pc；

2)材料类：风管角钢法兰、风管吊架横担、桥架支架横担、管道穿外墙刚性套管、管道系统标识；

2、现场集中加工标准部品清单：

型钢支架、预制管道、预制风管

六、本发明施工方法效益分析

1、工期效益

以包含3台冷水机组、8台循环泵组，各类管道共计约960米为例，装配式制冷机房装配施工关键线路工期仅占3天，是传统施工工期的1/10。

2、经济效益

通过bim技术进行优化排布，实现预制加工厂集中加工，现场进行泵组及附属设备管阀组的拼装，可节约成本3.41万元。见表1、表2。

表1装配式施工与传统施工材料偏差成本对比

表2传统施工与装配式施工人工对比

3、社会效益

基于bim的装配式机房施工工法减少了施工现场噪音、扬尘污染，提高施工现场文明、绿色施工水平，节能环保。

七、实施例

实施例1：

工程名称：西安试验测试研究院科研中心楼

施工单位：中天建设集团有限公司

工程概况：

(1)结构类型：框架剪力墙

(2)建筑面积(m²)：21700

(3)工程造价(万元)：3900

(4)开工日期2017年6月13日；竣工日期：2018年4月7日

(5)工程地点：陕西省西咸新区沣东新城科源三路

(6)工法名称：基于bim的装配式机房施工工法

(7)工法应用部位及应用效果情况说明：西安试验测试研究院科研中心楼，位于陕西省西咸新区沣东新城科源三路，框架剪力墙结构，总建筑面积21700㎡。地下1层，地上6层，建筑高度30.9m。为满足大面积、多设备的温控需求，本项目在建筑的地下一层北侧设置了制冷机房。该机房占地面积273.16平方米，冷源选用3台冷水机组，提供6～13℃空调冷冻水，供回水温差7℃。各环路回水干管设置调节性能好的手动调节阀，调节环路水力平衡。空调冷冻水、冷却水系统分别设置4台循环泵组，三用一备。

1)筛选出泵组模型；

2)构配件加工分解；

3)管道组预制加工分解段；

4)泵组及附属管阀安装施工；

5)冷水机接口管道组安装施工。

采用基于bim的装配式机房施工工法，通过前期的深化设计、预埋定位、工厂化预制加工，实现模块化组拼，达到一次成活的目的。并且减少了现场大量焊接工作，提高了现场安装精度，实现了绿色施工的要求，得到业主、监理及质监单位的一致肯定和高度评价，树立起了良好的社会形象。

实施例2：

工程名称：白桦林团圆1标段工程

施工单位：中天建设集团有限公司

工程概况：

(1)结构类型：框架剪力墙

(2)建筑面积(m²)：60,649m²

(3)工程造价(万元)：20,460万元

(4)开工日期2017年6月28日；竣工日期：2019年12月16日

(5)工程地点：西安市北郊，凤城八路与民经一路十字向北200米

(6)工法名称：基于bim的装配式机房施工工法

(7)工法应用部位及应用效果情况说明：通过开发和应用工法与传统方法比较经济效益情况分析说明：在白桦林团圆1标段工程项目采用基于bim的装配式泵房(站)施工工法：

1)筛选出泵组模型；

2)构配件加工分解；

3)管道组预制加工分解段；

4)泵组及附属管阀安装施工；

5)冷水机接口管道组安装施工。

通过前期的深化设计、预埋定位、工厂化预制加工，实现模块化组拼，达到一次成活的目的，杜绝了现场大量焊接工作，节省了大量人员、工期投入，以包含4台消防泵组，各类管道共计约862米为例，经测算工期节约85％，管线材料节约12.3％，人员配置节约25％，总体成本节约2.46万元，经济效益显著。

采用基于bim的装配式机房施工工法，通过前期的深化设计、预埋定位、工厂化预制加工，实现模块化组拼，达到一次成活的目的。并且减少了现场大量焊接工作，提高了现场安装精度，实现了绿色施工的要求，得到业主、监理及质监单位的一致肯定和高度评价，树立起了良好的社会形象。

通过上述两个工程的探索应用，证实了本施工方法的实用性和经济性，取得了良好的经济和社会效益，在机电工程施工中具有非常广阔的应用前景。

本发明基于bim的机电工业化的推进，有利用bim进行管道综合排布，模块化拆分，工厂化高精度预制。对提高施工精度与质量，施工人员组织有着极强的示范指导意义。本发明装配时依照项目进度需求，同时对多个项目进行装配式生产施工服务，不但统一了施工质量标准，而且避免了项目部机电施工班组因为工作面不连续而造成的窝工损失。由于将泵房的各个安装模块拆分进行提前预制，在施工现场只需要按照功能模块直接拼装即可，大大提高了安装效率，节省了施工时间。

本发明中未做详细描述的内容均为现有技术。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。