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裝配式建筑是建筑形式的巨大變革，是未來(lái)建筑的發(fā)展方向，而實(shí)驗(yàn)室建筑工藝布局、供電、給水、排水、通信、網(wǎng)絡(luò)、采暖、通風(fēng)、空氣凈化、安全消防、環(huán)境保護(hù)等多個(gè)專業(yè)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室裝配式設(shè)計(jì)與實(shí)施尤為困難，本文著重闡述利用BIM指導(dǎo)綜合支吊架形式來(lái)實(shí)現(xiàn)裝配式實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)、實(shí)施的可行性及優(yōu)勢(shì)。

　　2016年9月27日 ，國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)主持召開(kāi)國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議，決定大力發(fā)展裝配式建筑，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)，裝配式成為了現(xiàn)代化建筑追求的方向。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)涉及多個(gè)專業(yè)：土建、暖通、給排水、氣體管路、弱電系統(tǒng)、強(qiáng)電系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室控制系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室家具等，各個(gè)專業(yè)交叉實(shí)施嚴(yán)重、管線碰撞頻繁、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施協(xié)調(diào)困難。BIM技術(shù)的產(chǎn)生，充分解決此項(xiàng)問(wèn)題，使裝配的實(shí)驗(yàn)室機(jī)電建設(shè)成為現(xiàn)實(shí)。

圖1 綜合吊架BIM模擬圖

　　裝配式實(shí)驗(yàn)室機(jī)電設(shè)計(jì)

　　建筑信息模型(Building?Information Modeling)或者建筑信息管理(Building Information Management)是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，建立起三維的建筑模型，通過(guò)數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。它具有信息完備性、信息關(guān)聯(lián)性、信息一致性、可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性八大特點(diǎn)。

　　采用模塊化的綜合吊架系統(tǒng)用于裝配式的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，利用BIM軟件對(duì)各系統(tǒng)進(jìn)行3D設(shè)計(jì)和綜合，將將實(shí)驗(yàn)內(nèi)的土建、暖通、給排水、氣體管路、弱電系統(tǒng)、強(qiáng)電系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室控制系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室家具等集中1:1在BIM圖紙中真實(shí)體現(xiàn)。

圖2 工廠預(yù)制的標(biāo)準(zhǔn)模塊產(chǎn)品

　　設(shè)計(jì)師通過(guò)建模、載荷(單梁窩)計(jì)算、整體碰撞檢查，細(xì)調(diào)間距形成綜合吊架初稿圖紙，后經(jīng)人工模擬顯示檢查，查閱各種管線走向美觀性和合理性，碰撞人工檢查，消除所有實(shí)施過(guò)程遇到的碰撞。最后經(jīng)過(guò)具備豐富施工經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)經(jīng)理的審查，采用漫游，電腦測(cè)繪，VR模擬現(xiàn)實(shí)的形式，真實(shí)檢查圖紙的可實(shí)施性，確保BIM圖紙能夠在現(xiàn)實(shí)中重現(xiàn)。

　　裝配實(shí)驗(yàn)室的實(shí)施

　　工廠預(yù)制

　　裝配式實(shí)驗(yàn)室采用工廠預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)組裝的形式進(jìn)行綜合吊架的現(xiàn)場(chǎng)組裝，場(chǎng)內(nèi)拼接，整體提升的形式。根據(jù)本項(xiàng)目的特點(diǎn)以及市場(chǎng)銷售的管線的常用規(guī)格，將管線風(fēng)管成為1?m*3?m的標(biāo)準(zhǔn)模塊，標(biāo)準(zhǔn)模塊在工廠內(nèi)預(yù)制，并進(jìn)行連接測(cè)試。

圖3 綜合吊架內(nèi)管道安裝順序示意

圖4 模塊組裝

　　現(xiàn)場(chǎng)組裝

　　所有進(jìn)場(chǎng)的綜合吊架模塊，采用唯一二維碼標(biāo)示，所有施工工人利用手機(jī)對(duì)二維碼進(jìn)行掃描，就會(huì)詳細(xì)給出所屬綜合吊架的位置，編號(hào)，方便技術(shù)工人迅速找到綜合吊架模組的位置，并根據(jù)BIM實(shí)效圖進(jìn)行迅速拼接。

　　整體提升

　　通過(guò)手機(jī)APP控制程序設(shè)定提升高度、速度達(dá)成提升整體、均速、等高的提升，整體提升過(guò)程中預(yù)裝成功的所有模塊沒(méi)有發(fā)生任何位移，整體協(xié)調(diào)一致。

　　接口碰接和末端封口燈飾安裝

　　戴納公司自行設(shè)計(jì)四向固定底座形式、重力找平碰接技術(shù)、楔形精準(zhǔn)定位技術(shù)以及整體勻速提升技術(shù)，可以保證頂部空間毫米級(jí)的誤差，可以確保綜合吊架提升至高工中準(zhǔn)確對(duì)接。借助綜合吊架快速連接鎖扣，完成末端燈飾和風(fēng)管安裝，裝配式實(shí)驗(yàn)室機(jī)電施工完畢。

　　裝配實(shí)驗(yàn)室優(yōu)勢(shì)

　　施工質(zhì)量

　　綜合支吊架采用工廠化預(yù)制，80%的管線焊接、排布均在地面上完成，所有預(yù)制人員均為高級(jí)熟練技術(shù)工人，可采用多種輔助工具，使得成品質(zhì)量更高、美觀性更強(qiáng)、效率更高。

　　施工安全

　　傳統(tǒng)機(jī)電安裝模式處于2?m以上的高空作業(yè)約占據(jù)整個(gè)施工任務(wù)70%，潛在危險(xiǎn)作業(yè)范圍廣。綜合吊架施工模式，所有預(yù)制工作均在地面上完成，2??m以上高空作業(yè)僅剩下底座固定和對(duì)口碰接，高空作業(yè)僅占施工任務(wù)的15%，施工安全系數(shù)高。而且所有的高工作業(yè)是在整體提升車平臺(tái)上進(jìn)行，安全帶懸掛方便，幾乎沒(méi)有危險(xiǎn)源存在。

　　另外傳統(tǒng)采用吊頂安裝的形式，吊筋為軸向受力，安裝過(guò)程中交叉作業(yè)踩踏容易造成吊筋松口，發(fā)生墜落事件。而綜合吊架的承受力、穩(wěn)定性高，所有的受力構(gòu)件(C型鋼、連接件均自帶鎖緊鋸齒)可以實(shí)現(xiàn)拼裝構(gòu)件時(shí)的剛性配合，連接無(wú)移位、精準(zhǔn)定位且抗沖擊及震動(dòng)，底座與結(jié)構(gòu)采用錨栓連接，若非破壞性拉拔強(qiáng)度是膨脹螺栓的兩倍。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明，采用綜合吊架安裝模式，綜合吊架靜載荷每m可達(dá)到2噸以上，完全可滿足實(shí)驗(yàn)室工程各種高重量的管線。

　　環(huán)境保護(hù)

　　綜合吊架采用工廠預(yù)制運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)拼接，現(xiàn)場(chǎng)僅是簡(jiǎn)單的螺絲鎖定、禁錮以及管線碰頭工作，所有切割、下料、平口等高粉塵、高噪聲的工作均在工廠內(nèi)完成，有利于減少現(xiàn)場(chǎng)噪聲源的產(chǎn)生，有利于現(xiàn)場(chǎng)污染源的產(chǎn)生，提高施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境保護(hù)。

　　零返工

　　綜合吊架需要設(shè)計(jì)工程師采用“BIM”軟件，將建筑中所有元素在電腦模擬，利用“BIM”軟件進(jìn)行碰撞檢查，施工模擬，完全避免了各種管線施工時(shí)交叉碰撞。避免傳統(tǒng)施工，碰撞、返工問(wèn)題的出現(xiàn)。傳統(tǒng)的安裝模式勢(shì)必有過(guò)多的膨脹螺栓需要釘在棚頂，已經(jīng)預(yù)埋的線管、消防管可能均被破壞，可能需要修改暗埋管為明裝，造成已經(jīng)完工的工序的作廢。采用綜合吊架施工時(shí)底座安裝位置位于梁體，避免了傳統(tǒng)安裝時(shí)吊筋打在樓板上造成之前樓板暗敷管線的破壞。

圖5 綜合吊架整體提升照片

　　美觀

　　傳統(tǒng)模式由于采用吊筋安裝的形式，安裝完畢后交叉嚴(yán)重，整體效果繁重、混亂。采用組合式的吊架進(jìn)行施工整齊、美觀、大方，無(wú)需焊接和鉆孔，利用構(gòu)件的組合可方便地進(jìn)行拆改調(diào)整，可重復(fù)使用也可以對(duì)管道將來(lái)的檢修提供便捷。

　　高效率

　　采用傳統(tǒng)安裝的模式，安裝順序必須遵守先上后下，先大后小的原則，施工順序嚴(yán)格，而且傳統(tǒng)頂部安裝，工作效率低下。

　　采用綜合吊架的形式，采用工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)組裝、提升的形式，綜合吊架模塊經(jīng)工廠預(yù)制完成后，運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)地面拼接，組裝，然后整體提升，安裝順序完全可以各專業(yè)全面展開(kāi)，而且工廠預(yù)制，施工效率提高顯著。采用綜合吊架的模式，將現(xiàn)場(chǎng)機(jī)電施工時(shí)間節(jié)省70%。

　　低成本

　　由于中國(guó)人工費(fèi)用增長(zhǎng)迅速，勞動(dòng)密集型的施工工作成本驟升，模塊化吊架技術(shù)可以有效解決此項(xiàng)矛盾，由于組裝工作80%在工廠進(jìn)行，工廠流水化作業(yè)，效率更高，質(zhì)量更好，同時(shí)更有利于熟練技術(shù)工人的培養(yǎng)，提高工作效率。目前，我們公司采用的模塊化吊架技術(shù)，人工成本總計(jì)節(jié)省約40%。整體成本節(jié)省5%～10%。

圖6 綜合吊架BIM模擬管線綜合

　　實(shí)驗(yàn)室柔性發(fā)展

　　從實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，研究類實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)從傳統(tǒng)單一的分析、化學(xué)類實(shí)驗(yàn)室向綜合性、多功能的綜合研發(fā)類實(shí)驗(yàn)室發(fā)展，其主要特征是：常規(guī)實(shí)驗(yàn)室與研究分析類實(shí)驗(yàn)室比例趨近;數(shù)據(jù)分析區(qū)與實(shí)驗(yàn)區(qū)域比例提高;輔助區(qū)域與實(shí)驗(yàn)、辦公區(qū)域的相對(duì)分離又緊密結(jié)合。

圖7 完工的綜合吊架實(shí)際案例

　　綜合吊架布置時(shí)完全按照標(biāo)準(zhǔn)模塊化布置，吊架可在上下左右任意方向進(jìn)行調(diào)整，滿足迅速在原有吊架基礎(chǔ)上增加各種系統(tǒng)甚至裝修吊頂，綜合吊架可以迅速在無(wú)吊頂實(shí)驗(yàn)室——有吊頂實(shí)驗(yàn)室——有吊頂辦公室——無(wú)吊頂辦公室，可以快速進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室干濕區(qū)轉(zhuǎn)變，滿足將實(shí)驗(yàn)室根據(jù)功能需求快速拆分和整合。

圖8 綜合吊架柔性空間功能轉(zhuǎn)變

　　總結(jié)

　　模塊化吊架整體提升的形式用于裝配式實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，無(wú)論從安全、美觀、工期還是可持續(xù)性發(fā)展、質(zhì)量控制上都要優(yōu)于傳統(tǒng)安裝模式。綜合吊架減少各種返工費(fèi)用，縮短工期，而且為未來(lái)實(shí)驗(yàn)室發(fā)展提供了可持續(xù)性的路由和支撐，特別適合柔性實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，綜合吊架式裝配式實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)必將成為未來(lái)實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的方向。