【B力】第二十五期 BIM应用案例分享-管线综合支吊架实施做法

本工程机电专业包含30余个系统，管廊管线多达36支，参建单位多、操作水平良莠不齐。若所有参建单位各自为政、只考虑各自负责专业管线施工，缺乏统一协调管理，必然导致现场凌乱无章，将严重影响施工质量。

为此，项目部运用BIM技术对所有机电管线进行综合排布、策划综合支架方案，并承担本工程综合支架施工。

（一）管线综合排布

运用BIM技术辅助进行管线综合排布。

示例1：此处共有管线36支，层叠密集，综合排布后共分8层，整齐美观。

示例2：此处管线纵横交错，标高重叠，碰撞频繁，综合排布后井然有序。

本工程管线综合排布原则：

1）预留安装维修空间；

2）小管让大管、有压管让无压管、低压管让高压管；

3）行程长的管线在上层，行程短的管线在下层；

4）管线阀门并列安装时考虑阀门及法兰保温后的间距；

5）金属导管和金属槽盒敷设在蒸汽管下方，不小于0.5m，在上方时不小于1.0m；

6）通信桥架与其他桥架水平间距至少300mm，垂直间距至少300mm，防止磁场干扰；

7）最上层桥架槽盖开启面至少保持50mm垂直净空。

（二）选型计算

以II区2层为例，依据管线综合排布策划综合支架方案。

1.初步选择支架型钢，策划综合支架方案，创建支架三维模型。

2.计算每处节点受力（=管道自重+满水水重+保温层重+保护层重），管道长度按4.5m计算。

3.对支架进行受力分析。

支架下三层占整体质量的95.5%，为方便计算，以下三层为模板创建力学模型。

4.拟定计算参数。

1）荷载放大系数：1.5；受拉杆件长细比限值：300；受压杆件长细比限值：150；横梁挠度限值：1/200。

2）设计资料

材质：Q235-B；fy=235.0N/mm²；f=215.0N/mm²；fv=125.0N/mm²；梁跨度：l0=3.51m；梁截面：[16b；强度计算净截面系数：1.00。

3）参考标准与规范：

《建筑结构荷载规范》《钢结构设计规范》《混凝土结构设计规范》

5. 校核支架型钢及焊缝强度，经济选型综合支架型钢。

1）计算单工况作用下截面内力（轴力拉为正、压为负）

2）计算荷载组合下最大内力= 1.2x恒载 + 1.4x活载

3）计算抗弯强度

4）计算抗剪强度

5）计算梁上翼缘受集中荷载

6）折算应力

7）计算节点焊缝节点处受力。经计算弯矩：0.31kN.m；剪力：0.71kN；轴力：65.33kN。采用E43型手工焊，焊缝的强度设计值ff=160.0 N/mm²。

弯矩产生的应力

6. 将支架荷载逐一分配到各型材构件，汇总出锚栓所在受力，结合螺栓的允许设计强度值选定所用锚栓的类型、规格和数量。

由计算得每根支架立柱最大轴力N=65.331KN，当砼强度为C30时，M16X110抗剪设计值V=14460N，抗拉设计值F=21010N。只承受剪力时：每根立柱需要的膨胀螺栓的数量n=N/V=65.331/14.460=4.52=5条；只承受拉力时：每根立柱需要的膨胀螺栓的数量n=N/F=65.331/21.01=3.11=4条。由此确定膨胀螺栓规格及数量。

7. 邀请设计院对结构进行弯矩和剪力校核。

                                                                                  

（三）模拟试验

1. 加工试验模型，模拟支架受力情况，对支架整体及结构的安全性能进行校核。

 

2. 出具检验报告。

（四）方案会审

策划综合支架方案（附计算书及试验报告），经建设、监理单位批准后实施。

（五）过程控制

1.大规模门型支架调直装置

综合支架普遍采用[14、[16制作安装，跨度大于3m，部分超过6m；立柱长度大于4.5m、部分达到6m；层数均在5层以上，单体重量高达1.4t。

在施工过程中存在以下问题：

1）支架立柱长，易变形扭曲；

2）支架层数多，焊口密集、焊接应力集中，容易产生焊接变形。

以上问题可能导致支架安装完成后产生局部变形，影响整体布局美观。

为此，项目部设计加工“支架调直器” 对变形支架进行调整。

限位装置采用[20制作，一侧开140X140方形口，一侧开165X120矩形口；槽钢长度据实确定，需保证方管与支架距离略大于千斤顶本体长度，小于千斤顶行程和本体长度之和。

敞口一侧钻Ф30圆孔，穿入Ф25螺纹钢限制支架与限位装置的相对位移；附近焊接Ф20螺帽，调直前后千斤顶不受力时，拧紧螺栓可以防止调直器坠落。

支撑装置采用□120X120X4.5制作，插入限位装置的方形孔内，支撑千斤顶底部受力。每隔一段距离钻Ф30圆孔，可以胜任不同长度立柱调直工作。

2. 设计加工蒸汽、凝结水导向管座

1）凝结水导向管座：圆管上焊接钢板作为支撑立板，将矩形管切割后倒置作为限位装置，不锈钢立板与管道满焊，矩形管与底板之间衬聚四氟乙烯板减小摩擦系数并隔热。

2）蒸汽导向管座

壳体采用1.5X25、4.0X60mm 钢带，8mm厚钢板焊接；滑动面采用聚四氟乙烯板制作，PTFE熔点327℃，使用温度250℃＞195℃，摩擦系数0.04，是固体材料中摩擦系数最低者，可以有效实现由于管道涨缩引起的滑动；壳体内衬石棉管托绝热。

3.利用综合支架搭设检修平台

本工程多数管线标高大于5m，部分阀门标高超过3m，为了方便后期维修操作，利用综合支架搭设检修平台。

4.单个支架“一体多用”

立管与水平管共用支架，主立管支架兼顾分支管道支架。

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