超高层建筑标准层机电管线模块化安装技术

(深化设计与BIM技术

超高层建筑标准层机电管线模块化安装技术

张云华白咸学董道亮刘长沙李炳辉(中建安装集团有限公司南京210000)

摘要：本文结合海天大酒店改造项目标准层机电管线实际情况，详细介绍了机电管线模块化安装施工工艺流 程、安装技术要点和质量保证措施，该施工方法在保证施工质量的同时，提高了美观度，缩短了施工工期，经济效益 显著。

关键词：超高层建筑标准层机电管线综合模块分段中图分类号：TU745. 1

文献标识码：B

文章编号：1002-3607 (2019) 09-0053-04

随着建筑技术的发展，在《建筑 业“十三五”发展规划》中对节能绿 色建筑和装配式建筑提出了明确的目 标，到2020年，城镇绿色建筑占新建 建筑比重达到50%,装配式建筑面积 占新建建筑面积比重达到15%。这些 要求给机电专业的装配化提出了新的 挑战，为了将BIM与装配化更好地融 合，在机电专业施工中得到更多的应 用，要解决好可行性、先进性和可实 时性，为节约能源、提高生产效率， 起到更好的推动作用。本文基于海天 大酒店高层建筑标准层机电管线布置 相同的特点，应用BIM及工厂加工技 术，利用综合模块分段技术及型钢支 架组装模块技术，将标准层机电管线 划分为6m长的标准段模块，并综合考 虑管线连接方式、运输条件、安装要 求，最终采用机电管线模块化安装。

用镀锌薄钢板法兰连接；强电桥架、 弱电桥架均为螺栓式板连接。根据合 工期安排，T1部分酒店在2019年6月 30曰提前投入使用，要求机电主管线 在2019年1月底前完成；精装单位进 场曰期约2018年8月底，留给机电的 施工时间仅为4个月，需要完成20层 全部的机电安装工程，按常规的单专 业、班组顺序施工，施工日期约160 曰历天。为缓解超高层建筑突出的 垂直运输压力，在不增加占用现场 资源的情况下，工厂化加工、模块化 安装将是解决此问题的一个方法。

标准综合模块。

横向一体加纵向临时支撑的型钢 支架作为模块的骨架，构成了标准综 合模块的承重体系和稳定体系。模块 间误差调整技术，设置可调节支架调 整模块对接偏差。

3机电管线模块化安装施工工艺

深化设计—综合排布图—分段制

流程

作—分段支架制作及装配—分段管线 装配—段内管线质量检查及复核—吊 装试验—成品入库—道路运输、垂直 运输、楼层运输-安装—整体试验->

2机电管线模块化安装方案

海天中心标准层机电管线，因 楼层相同的使用功能，具备了统一的 规格、型号、布局，具备可复制性的 特点。为了满足现场工期，基于本工 程标准层机电管线特点，结合BIM应

接口修补。

4机电管线模块化安装技术要点

4.1深化设计及综合排布

完善原设计的错、漏、碰、缺 处，但不改变原设计原理与基本功 能；深化与预制加工结合，满足工厂 预制的加工深度要求；适应现场预 留、预埋及安装等施工方案的要求。

依据深化设计图纸，进行管线的 综合排布，并建立BIM系统，以达到 操作空间、维修空间的可行性和预加 工条件的可见性。

1工程槪况

海天大酒店改造项目（海天中 心）一期工程中的塔楼1为五星级酒 店，其核心筒周边管线主要有喷淋环 管、空调送风主管、强电桥架、弱电 桥架等。管线连接方式分别为：喷淋 环管为卡箍连接；空调送风主管采

用及工厂加工技术，利用综合模块分 段技术及型钢支架组装模块技术，将 标准层机电管线划分为6m长的标准 段模块[1),模块的分段以减少废料、 方便运输、安装便捷为前提，综合考 虑管线连接方式、运输条件、安装要 求，将标准层走廊内机电模块确定为

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2019年第09期 Detailed design & BIM technology

■4觀雜賴与bim技术)

4.2分段图制作

两端1m。

4.2.1分段原则

各段支架设置合理，便于运输， 按总平面图制作分段图。便于 装配段可顺利进入安装区域。管段支 段间接口的操作：合理的模数，减少 架在现场安装时便于操作，吊装就位 不必要的分段接口，确定为6米/节， 后可快速固定。管段支架具备微调功 可根据各段分支管位置的变化做相应 能，支架设长条形栓孔，通过连接丝 的微调，采用合理的段间接口方式。

杆进行高度、水平度的调整。

本工程核心筒周边桥架采用连接 运输吊装点设置在3个支架的立 板连接，且桥架经综合排布设置在上 杆上，管道安装吊装点为立杆顶端的 层，满足连接操作空间；风管为空调 型钢，吊装时采用吊装梁吊装，保证 风管，等级为低压风管，采用共板法 3个吊点受力均匀，装配段不变形。

兰连接，满足连接操作空间；喷淋及 管线固定形式可靠，不会发生位 消火栓的水平管，连接方式为卡箍连 移等相互位置的变化。模块支架图见 接，对连接时操作空间的要求较低。

图1、普通支架截面图见图2、固定支 4.2.2分段制作图及装配图的制图要求

架截面见图3。

(1 )按总平面图的分段，制作 分段的平面图及剖面图。将制作图分 解为管道制作图及联合支架制作图。 装配图按层内、层间装配顺序制作。

(2)平面图及剖面图包括：各 管道的系统名称、规格及定位尺寸； 支管的方向、规格、定位尺寸；装配 段平面图体现各分段在本层的布置位 置与形式；装配段装配图及剖面图体 ^ >12HNI

___________-----户

0 '1

现整节的形式，各机电管线的尺寸、 350.0 I

7丰01

分支制作和组对的尺寸、支管的标高 1

700.0等；联合支架图上详细注明所选用的 “00.0

DJ-01R

型钢规格及尺寸；各零部件、用于吊 图2普通支架截面图

装及组对的临时部件等的加工制作 详图。

(3 )注明管线连接方式的设置及 管线下料要求；注明各管线及其附件 的名称、材质、规格、尺寸，以及其 与联合支架的定位尺寸。

4.2.3

管段支架的设置及形式

0J-0IG

支架间距满足机电管线中要求 图3固定支架截面

的最小间距设置要求，本工程支架采 4.2.4管段支架选型计算

用“丝杆+型钢”形式，中间标准段 根据实际管线排布进行骨架的选 设支架3个，每2m—个，距离标准段

型计算，包括模块自重、型钢选型计

算、丝杆选型计算、螺栓选型计算、 固定横担选型计算等。本工程相关选 型计算过程如下：

(1 )模块自重（不含支架）G 自计算

管段一般以6m为一个模块组合， 按一个模块本身重量计算：

桥架：弱电组合桥架有运营商桥 架、弱电综合桥架、安放桥架、强电 桥架，根据厂商提供各管段材料每米 重表（见表1 ),计算重量如下：

运营商桥架：热镀锌槽式 100x 100,每米重4.7kg/m,共计 4.7x6=28.2kg；

弱电综合桥架：热镀锌槽式 200x 100,每米重6.5kg/m,共计 6.5 x 6=39kg ；

安放桥架：热镀锌槽式 100x 100，每米重4.7kg/m,共计 4.7x6=28.2kg；

强电桥架：热镀锌槽式 400x 150，每米重 14.7kg/m，共计 14.7x6=88.2kg；

风管：160mmx160mm，键 锌铁皮0.5mm厚3.96kg/m2，共计 3.93 x 0.16 x 6 x 4=15.1 kg〇

消防管：热镀锌钢管DN150,每米 重 19.27kg/m,共计 19.27 x 6 =115.6kg ；

综合以上得知，管段模块自重G 自约为：

G 自=28.2+39+28.2+88.2+15.1 + 115.6+334.1=314.3kg〇

(2)模块均布荷栽计算

管段模块桥架内电缆重量 =42.5 x 6=255kg；

管段模块消防管内水重量G# =pv=1000x3.14x (0.15/2)2x6 =105.9kg〇

Detailed design & B丨M technology 总第326期

(k化设计与BIM技术@識画

表1桥架内电缆参数

序重量

总重号电缆规格

理论重量 报

kg/m数kg/mkg/m1WDZA-YJFE-0.6/lkV 5X161.351216.242.5

2KVV-450/750V 6X1.50.65106.53NH-KVV-450/750V 6X1.50.74107.44

ZC-RVS-300/500V 2X1.5

0.31

40

12.4

法：表中数据参照远东电》有限公司电*重量表

综上管段模块均布荷载约为：

G 模块=G 自+G 电!》+<3水=314.3+255+

105.9=675.2kg；

(3) 横担选型

查《热轧普通槽钢简支架承载能 力表》得知，6#槽钢符合设计要求。 根据模块自重，选择10#槽钢做为固 定横担也符合要求。

(4) 丝杆选型计算 支架自身重量

支架：热镀锌槽钢6#,每 米重6.63kg/m,共计G支架=6,63x (4.8+3x4 1 x 3=334.1 kg〇

管段模块总重量<3#=63£5|?+6#)^ =675.2+334.1 = 1009.3kg；

丝杆最大受力为168kg,通过计 算选取M12丝杆。

(5) 膨胀螺栓选型

根据厂家样本选型，选择M12的 膨胀螺栓，满足安全要求。4.2.5支吊架制作

根据BIM模型深化设计，合理设 计支架布点图和大样图，支架采用6# 槽钢制作，焊接连接，每个模块段设 支架3个，每2m_t,支架长4m,据 两端接口各1m。支架上部连接螺栓孔 预留纵向长条孔，作为安装时微调。 距支架内侧边12cm处安装通长固定 横担，用于固定支架及吊装，螺栓固 定，模块吊装完毕后拆除。4.3标准段的装配

根据单个模块的支吊架装配图纸 及机电模块组合图纸，在装配工作台上

进行模块组装，组装流程为：

(1 )按照模块长度先放置两根 可拆卸横担，作为整个模块的基座， 可起到定位及临时固定模块、方便运 输的作用。

(2)

按照图纸所示每隔一段距

图5模拟吊装

离安装模块组中的单个支吊架，呈 采用一次吊运方式。用两根相同长度 卧“F”形状固定于临时横担上。

的钢丝绳,两端各挂在模块横担架四个

(3)

先组装下层管道，再组装

角的吊耳上，信号工指挥塔吊司机缓慢 上层桥架，管线安装完成后，安装支 起吊，整个过程缓慢、匀速、平稳，最后 吊架立柱及中间横担。

落在安装楼层卸料平台上（见图7 >。

(4)

先组装下层管道，喷淋管

用“P”形管夹，空调风管用保温管 托固定在支吊架横担。

(5 )组装上层桥架和限位装置。(6)进行管道、风管、桥架等管 线的相关试验，检测管线安装质量。

(7 )检测合格后，对管道进行编 码，打印出BIM模型中对应模块的二维 码，贴于模块的显眼位置（见图4)。

图7模块吊运至楼层伸缩式卸料平台图

4.6楼层安装

在楼层进行管线模块安装时，先 按平面图定位，选定将西走廊风管三

4.4模拟吊装

通段作为定位段，最先开始安装，然 管段模块组装完成后，首先在 后依次安装其他编码段D

预制厂进行吊装试验。导链选用2t型 模块安装步骤：测量放线一►膨 号满足吊装重量，整个吊装过程无异 胀螺栓固定―槽钢底座安装—吊筋安 响，装配段管线无变形，接口无异 装—模块安装—抗震支吊架安装。

常，紧固件无松动或位移，试吊完成 (1 )测量放线。根据BIM图纸确 并进行复核。模块可编码入库存放， 定始端到终端，找好水平或垂直线， 并做好成品保护措施（见图5 )。使用两台红外激光仪将两条定位线打 4.5运输、吊装

在楼板上；按设计图的要求，分匀档 管线模块运输至现场（见图6)，移 距并用笔标出具体位置。

动至指定吊装位置进行吊装作业，提前 (2)槽钢底座安装。用10#槽钢 进行塔吊申请，协调吊运时间，尽可能

做底座，M12组合膨胀固定在楼板顶

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2019年第09期〇613〖丨6€^63丨9118(8丨1\\/|{6<^的丨〇97

吸4%

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深賴计与

BIM技术)

端，槽钢底座的作用起承重牢固和保 持支吊架垂直度作用。

(3 )吊筋安装。选用M12镀锌 丝杆，上端用两个螺母连接在固定槽 钢底座上，下端穿过支架连接孔，与 目名称、生产日期、安装部位、模块 型号、安装方向及质量合格标准，并 粘贴二维码标签。

(3 >模块设置的防变形、防松动 等安全措施，不能在运输、吊装过程 支架螺母连接。

(4 )模块运输。按照管线平面 图中模块编号，确定每个模块安装位 置与方向。使用手动搬运车从卸料平 台搬运至指定安装地点。搬运模块 时，车速应缓慢平稳，需调整两货叉 间距，使两叉负荷均衡，不得偏斜， 模块的一面应贴靠挡物架（见图8 )。

图8楼层内模块运输

(5) 模块安装。考虑到施工现场 安装空间的，选用额定承载重量 2t、最大抬升高度3m的电动叉车，车 身长1.75m、宽0.7m、高2m满足机器 进出现场及模块抬升的要求。

管线模块运至安装楼层后，借助 电动叉车整体提升模块至所需高度并 于结构主体进行固定连接。电动叉车 抬升模块时，拉紧制动器，货叉缓慢抬 升，直到模块支架与吊筋对齐并连接 后，放下货叉。主要施工操作要点：模 块放样定位需精确，保证两个模块间 管线顺利连接；管线对接时保证同心同 轴；沟槽接头连接时两段管道之间的距 离要控制在沟槽施工技术要求的最大 允许管段间隙之内（见图9)。

(6)

抗震支吊架安装。管线模 块安装完成后，根据抗震支吊架平面 图安装抗震支吊架。综合专业抗震支

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图9模块提升

吊架间距一般以侧向抗震为9m,侧 纵向彳几震为18m。彳几震支架用M12后 扩底锚栓，成品支架外套规格型号采 用SCK-41/2.5的C型钢，具体形式由 专业厂家设计并经设计院同意后实施 (见图10 )。

图1〇抗S支吊架安装

4.7整体试验及接口补修

模块安装完成后进行楼层的管 道水压试验和风管测风量试验，试验 完成后完成管道和风管的保温工作。

本楼层的管道打压、风管测风量 试验完成后，进行接口的修补和防腐 工作。安装整体效果见图11。

图11安装整体效果图

S质量保证及验收标准

(1 )进入现场的模块应具有出厂

检验资料及相关材料的质量证明文件，

质量应符合设计、施工等相关标准要求。

(2 )模块应在明显部位标明项

中出现影响装配、功能的质量问题。

(4)模块的外观质量不应有缺 陷，对已经出现的质量缺陷，应按技术 处理方案进行处理，并重新检查验收。

6结语

装配式、模块化施工技术作为建 筑业新形式下的发展趋势，模块化更加 注重小生态环境的建设，最大优点是能 够实现平行施工，大量的施工工作在制 造工厂完成，在保证高品质预制的前提 下，减少了现场制作量，实现了风管、桥 架、水管的制作预制。按本项目现场工 期计算，2018年8月10日开始进行型钢

支架焊接组装模块加工，2018年10月 22曰完成全部标准段制作；2018年 8月20曰项目部开始对T1标准层进行安 装准备，2018年10月26日完成T1标准 层（20层）机电的安装，加工用时74d, 安装用时58d,比传统施工方法可节约 机电现场工期88d,并减少了垂直运输 压力及设备的租赁费用。

本项目标准层机电管线模块化施 工技术应用效果非常明显，在保证施 工质量的同时，提高了美观度，大大 缩短了施工工期，得到了业主、监理 单位的一致认可。标准层机电管线模 块化施工虽然仍有需改进的地方，但

其在本项目的成功应用，也为局层建 筑标准层机电装配化施工，探索了一 条新的模块化道路，且具备可行性。

参考文献：

[11管亚君，张宇.基于BIM技术的机电管线模块 化工艺研究[Jl.建筑施工，2017, 39 (10): 16-18.