基于bIM技术的综合支吊架强度选型与校核.pdf

建 筑 技 术 Architecture Technology第 54 卷第 17 期 2023 年 9 月Vol.54 No.17 Sep.20232088基于 bIM 技术的综合支吊架强度选型与校核窦 鹏，王志伟，叶 琳（北京城建集团有限责任公司，100088，北京）摘要：某特大型综合博物馆采用大跨度弧形空间设计，机电工程管线密集复杂，采用综合支吊架施工可保证管线走线清晰明朗，提升安装质量，有效控制标高。利用 BIM 技术对管廊区域全专业管线进行合理排布，在此模型基础上进行综合支吊架校核计算，出具施工指导图纸，可有效提高安装效率，节约成本，形成综合支吊架施工过程中的选型标准化流程。关键词：BIM；综合支吊架；强度校核中图分类号：TU 74 文献标志码：A 文章编号：1000-4726(2023)17-2088-03stRength selectIon and veRIfIcatIon of compRehensIve sUppoRts and hangeRs based on bIm technologyDOU Peng,WANG Zhi-wei,YE lin(Beijing Urban Construction Group Co.,Ltd.,100088,Beijing,China)abstract:This project is a large-scale comprehensive museum,which adopts large-span arc space design,electromechanical engineering pipelines are dense and complex,the construction of composite support and hanger can ensure clear pipeline alignment and improve installation quality,effective control of elevation.bIM technology is used to arrange all professional pipelines in the pipeline corridor area reasonably,on the basis of this model,the comprehensive support and hanger checking calculation is carried out,and the construction guidance drawings are issued,which can effectively improve the installation efficiency and save the cost,formed in the comprehensive support hanger construction process selection standardization process.Keywords:bIM;support and hanger;strength check综合支吊架是机电工程安装的一个重要组成部分，在大型机电工程中可将空调、消防、电气、防排烟等专业管线支吊架整合为一个整体，相较于传统支吊架，排序整齐的综合支吊架可以有效节省空间、控制标高、提升安装效率、减少钢材用量、节约项目成本。因此，综合支吊架的选型与排布尤为重要。1工程概况通州某特大型综合博物馆采用大跨度弧形空间设计，走廊局部设有夹层机房；弧形造型对管线安装工艺要求较高，设备管线密集复杂，管廊负载大，对支吊架计算校核要求较高；不同区域装修吊顶标高设计复杂，对标高控制要求较高。二层管廊区域层高 7.2 m，吊顶控制标高 4.000 m，局部梁下安装高度为 1.3 m，对管线与综合支吊架安装提出更高、更精细化要求。2BIM 应用与计算模型为合理规划综合支吊架安装施工，前期采用 BIM技术对管廊区域的多专业管线进行综合排布，提供模型供综合支吊架受力校核。BIM 技术应用综合支吊架施工具体流程如图 1 所示。BIM 初步排布BIM 优化排布管线荷载计算槽钢型号选择综合支吊架校核出具施工指导图满足要求不满足要求图 1BIM 应用综合支吊架施工流程2.1BIM 应用结合设计图纸、现场实际情况，利用建模软件Revit 搭建机电模型构件库，特殊构件应提前创建，并做构件入库。综合排布机电管线；利用轻量化软件 Navisworks收稿日期：20230728作 者 简 介：窦 鹏（1995），男，北 京 市 人，硕 士，email:.2089窦鹏，等：基于 BIM 技术的综合支吊架强度选型与校核 进行模型碰撞检测；优化碰撞情况，使管线排布最为合理。2.2计算模型 2.2.1管线荷载计算设计荷载的计算见式（1）。F=Lgnf（1）式中：L 为计算长度，m，取 2 m；g 为重力系数，取 9.8 N/kg；n 为修正系数，取 1.3；f 为管线单位重 量，kg/m。2.2.2构件强度校核计算（1）受弯构架强度计算见式（2）：yxxnxynyMMWW=+（2）式中：Mx、My为同一截面出绕 x 轴和 y 轴的弯矩设计值，Nmm；Wnx、Wny为对 x 轴和 y 轴的净截面模量，mm3；x、y为截面塑性发展系数，分别取 1.05 与 1.02。（2）抗剪强度计算见式（3）：wVSIt=（3）式中：V 为最大弯矩剪力设计值，N；S 为计算剪应力处以上（或以下）毛截面对中和轴的面积矩，mm3；I 为毛截面的惯性矩，mm4；tw为腹板厚 度，mm。（3）稳定性计算见式（4）：xbxMfW（4）式中：b为稳定性整体系数，取 1.0。（4）长细比计算：uli=（5）式中：l 为梁跨度，m；u 为计算长度系数，梁两端固定时，取 0.5。3结果分析3.1BIM 模型排布机电管线排布规则：风管在上端，同一垂直方向，桥架在上，水管在下。管线冲突避让原则：有压管让无压管，小管线让大管线，施工难度小的避让施工难度大的。同时考虑机电管线末端空间，结合实际情况，部分区域将风管布置在下端，方便引出排烟口、送回风口；考虑管线保温厚度，预留出足够空间。制订好BIM 综合排布方案，管线综合模型如图 2 所示。图 2管线综合排布模型在合理优化后的综合管线排布模型基础上，进行综合支吊架强度校核。3.2综合支吊架校核根据 BIM 综合排布，得到支吊架模型，为便于计算与控制成本，分别对不同部位构件进行编号，考虑不同构件使用对应的槽钢型号，具体模型与构件编号如图 3 所示，图中构件编号为 18；管线荷载编号为（1）（17）。10010012345682 1202 720（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）（11）（12）（13）（14）（15）（16）（17）图 3综合支吊架模型根据式（1）得到不同管线的设计荷载，具体数值见表 1，根据不同构件上的管线荷载选择合适的槽钢型号进行强度校核计算。参照支吊架模型，考虑经 BIM 优化排布后不同构件上的荷载，选择对应型号的槽钢，根据式（2）（5），校核不同型号槽钢的荷载强度。校核结果发现，构件1、构件6选择10号槽钢，拉弯强度为64.5 N/mm2，远小于 215.0 N/mm2（标准值），满足要求。抗剪强度为 1.34 N/mm2，小于 125.0 N/mm2（标准值），满足要求；稳定应力为 0.07 N/mm2，小于215.0 N/mm2（标准值），平面内稳定性满足要求；长细比校核 29.9，小于 150（限值），满足要求。建 筑 技 术第 54 卷第 17 期2090表 1管线荷载计算结果管线类别单位重量/（kg/m）设计荷载/N桥架（1）401 019.2桥架（2）601 528.8桥架（3）401 019.2桥架（4）401 019.2桥架（5）401 019.2消火栓管（6）49.91 271.5热水管（7）18.4468.8热水管（8）32.2820.5中水管（9）24.8631.9给水管（10）49.91 271.5给水管（11）6.8173.3风管（12）27.1690喷淋管（13）6.8173.3风管（14）27.1690冷凝水管（15）358.8空调水管（16）358.8空调水管（17）358.8构件 4 选择 8 号槽钢，拉弯强度为 63.8 N/mm2，远小于215.0 N/mm2（标准值），满足要求；抗剪强度为1.56 N/mm2，小于125.0 N/mm2（标准值），满足要求；稳定应力为0.07 N/mm2，小于215.0 N/mm2（标准值），平面内稳定性满足要求。长细比校核37.5，小于150（限值），满足要求。构件 2、构件 3、构件 5 选择 6.3 号槽钢，拉弯强度为 76.7 N/mm2，远小于 215.0 N/mm2（标准值），满足要求；抗剪强度为 1.04 N/mm2，小于 125.0 N/mm2（标准值），满足要求。稳定应力为 0.08 N/mm2，小于 215.0 N/mm2（标准值），平面内稳定性满足要求；长细比校核 47.9，小于 150（限值），满足要求。构件 7、构件 8 选择4 个 M12 的 4.8 级膨胀锚栓锚固，满足要求。由此可见，通过前期 BIM 的合理排布，对综合支吊架每个构件槽钢选择可进行精细化校核，避免了盲目选择同一型号槽钢，既有效保证了使用安全性，又有效控制了项目成本。4结论利用 BIM 技术辅助综合支吊架的选型与校核，有效降低了项目成本。（1）通过 BIM 综合排布，保证了支吊架的安全性同时也降低了成本，工程施工过程中出具综合支吊架图纸 46 张，预计节省成本 50 万元。（2）通过综合支吊架一体化预制施工，减少现场焊接，提高安装效率，节约项目工期。（3）形成了综合支吊架选型的标准化流程。参考文献1 王东.建筑机电安装工程中管线综合布置技术要点探究 J.工程建设与设计,2022(16):200202.2 李涛,余成.工程项目中机电管线综合支架的应用 J.建筑技术开发,2022(17):106109.3 郭超.管线综合布置技术在工程中的应用 J.建筑技术开发,2020,47(15):6970.4 钢结构设计规范:GB 500172017S.5 赵孝斌.建筑机电安装工程中管线综合布置技术要点探究 J.城市建设理论研究(电子版),2022(35):7476.6 黄清云.南宁东站机电安装工程深化设计技术 J.工程质量,2015,33(4):8386.7 张爱琳,李璐.BIM 技术在医院机电安装工程中的应用 J.建筑技术,2018,4 9(5):461462.8 刘政.BIM 技术在机电安装工程深化设计中的应用 J.安装,2014(6):5658.9 付元朝.机电安装工程管理的问题与对策 J.城市建设理论研究(电子版),2023(8):3133.10 王立珠.建筑机电安装工程中管线综合布置技术的应用研究 J.住宅与房地产,2021(9):221222.