CN107990052A - 一种管线装配式吊架安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了建筑施工领域内的一种管线装配式吊架安装方法，包括以下步骤：A、施工准备；B、位置设计；通过BIM进行施工场地三维建模，在模型中根据管线剖面图、受力情况用REVIT软件进行模型细化和支吊架布点优化设计；C、支吊架制造；D、支吊架装配；E、测量放线；在施工场地用红外水平仪对比建筑结构图进行测量放线，找准设计的支吊架布点位置进行划线；F、支吊架系统安装；在施工现场将装配成套的支吊架进行组装和安装。采用本方案的安装方法解决了现场制作所存在的工艺复杂、工期长、环境污染严重的问题。

Description

一种管线装配式吊架安装方法

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，具体涉及一种管线装配式吊架安装方法。

背景技术

建筑管线支吊架是用于建筑中水管、电缆、空调通风管等管线的安装固定的装置。现有技术中，建筑管线支吊架是采用现场制作方法安装的，安装人员在建筑工地上对角铁、槽钢、工字钢等型材进行切割、焊接组装，并固定在建筑物上。这种安装方式存在的问题包括：(1)对安装人员技术要求高，需要具备切割、焊接技能；(2)在现场进行切割、焊接操作对环境影响大，会产生较大的噪声、光污染、水污染、粉尘等问题；(3)现场制作安装操作工艺复杂，施工周期长，对施工速度、施工成本、施工质量均有不利影响。

建筑信息模型(BIM,Building Information Modeling)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，建立起三维的建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，实现对项目的监管，以提升项目生产效率、提高建筑质量、缩短工期、降低建造成本。如果能够将BIM运用于管线支吊架系统的安装，解决现有装配式建筑管线支吊架存在的缺陷，对于建筑管线支吊架系统的施工，将起到积极作用。

发明内容

本发明意在提供一种管线装配式吊架安装方法，以解决现场安装支吊架工艺复杂的问题。

为达到上述目的，本发明的基础技术方案如下：一种管线装配式吊架安装方法，包括以下步骤：

A、施工准备；进行施工场地测量对比建筑结构图进行修正，根据修正后的建筑结构图结合管线走向剖面图进行支吊架选型；

B、位置设计；通过BIM进行施工场地三维建模，在模型中根据管线剖面图、受力情况用REVIT软件进行模型细化和支吊架布点优化设计；

C、支吊架制造；根据优化设计后的图纸进行支吊架的加工制造；

D、支吊架装配；将加工制造成型的支吊架零件在工厂根据优化设计图纸进行装配成套；

E、测量放线；在施工场地用红外水平仪对比建筑结构图进行测量放线，找准设计的支吊架布点位置进行划线；

F、支吊架系统安装；在施工现场将装配成套的支吊架进行组装和安装。

本方案的优点是：1、本发明基于BIM获得支吊架系统的组件的结构，进行工厂化生产，安装现场只需进行组件的组装、定位打孔及安装，一方面解决了现场制作所存在的工艺复杂、工期长、环境污染严重的问题，另一方面解决了采用标准化组件时不能适应各种现场需求的问题，真正做到了工厂预制化、现场装配化的要求，能显著节约能源，节约钢材，安装中无现场进料、切割、焊接、钻孔等带来的空气污染、噪音污染和光污染，在降低生产制造成本的同时，保障了施工者的现场安全，有效降低劳动者的工作强度。2、本发明在进行BIM建模后，对获得的三维模型针对现场情况进行优化调整，保证了支吊架系统的质量。

优选方案一，作为基础方案的一种改进，步骤B中，在支吊架选型结束后在三维模型中进行支吊架型式修改，然后将三位模型转化为二维图纸并进行布点标注。这样在二维平面内对管线和支吊架的定位更加清晰，有利于提高现场放线测量的精度。

优选方案二，作为优选方案一的一种改进，步骤B中的优化设计包括根据桥架、桥架与风管、碰撞问题进行布点和支吊架的结构调整。这样能够通过模型中的情况对实际安装情况进行模拟，针对性的对桥架、桥架与风管、碰撞问题进行分析，使得支吊架的布点和结构更加合理。

优选方案三，作为优选方案二的一种改进，相邻桥架支架之间的间距为3m，相邻风管支架之间的间距为3.5m。作为优选这样的布点使得桥架支架和风管支架的支撑效果保持稳定可靠的同时减小成本的消耗。

优选方案四，作为优选方案二的一种改进，步骤B中根据受力情况进行调整优化时，保证设计垂直荷载不小于支架间距内管线重量的1.55倍。作为优选这样设计根据地震设防烈度≤8度计算，使得支吊架使用过程中更加安全稳定。

优选方案五，作为优选方案二的一种改进，步骤A中根据管道、桥架母线及风管走向、排布及房屋结构的关系确定支吊架的型式。作为优选这样对支吊架的选型更加合理，实际安装过程中更加方便。

优选方案六，作为优选方案二的一种改进，步骤C包括原料模压成型、焊接、力学测试、表面处理步骤，表面处理中在支吊架的表面刻蚀对应的用途说明文字，在刻蚀形成的凹槽中涂覆荧光粉，然后在支吊架表面均匀刷涂清漆。作为优选这样加工的支吊架在安装过程中不易出现定位错误、安装错误、漏安装、丢失等情况，便于定量定位进行支吊架的安装，有利于充分控制成本。

优选方案七，作为优选方案二的一种改进，步骤E包括根据尺寸定位图测量管线及支吊架位置，在地上弹出管线的中心线及支吊架固定点位置，通过两台红外水平仪将地面放线投射至顶板，用两台红外水平仪的放线交叉点确定支吊架固定点。作为优选这样进行的支吊架固定点定位更加准确，使得支吊架安装后与模型设计贴合度更高，施工完成后更加整齐。

优选方案八，作为优选方案二的一种改进，步骤F中先将组装后的支吊架按布点位置进行依次摆放，然后在全部确定的支吊架固定点进行钻孔，然后将组装成型的支吊架通过螺栓固定在顶板上。作为优选这样进行支吊架的安装效率更高，施工更加简单方便。

优选方案九，作为优选方案二的一种改进，步骤F后进行成型检查和模型对比。这样保证施工后的支吊架安装与模型相符，并进行安装完成度的检验，保证施工质量达到要求。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

实施例1：

一种管线装配式吊架安装方法，采用BIM技术对建筑管线进行三维深化设计，然后由厂家在此基础上及施工方提出的相关支架设置要求进行支吊架的设计排布、受力计算、产品选型、加工制造。其中支吊架设计环节，厂家在支吊架设计完成后先提供给施工方审核，审核无问题则厂家接着下一步作业，若有问题则进行修改，完成后再提交给施工方，施工方将最终的支架尺寸定位图打印出来，用于放线测量。

具体包括以下过程：

1、施工准备

装配式建筑管线支吊架系统中，支吊架的排布设计及安装精度控制是难点和核心。安装前技术准备包括技术方案的编制；BIM深化设计；支吊架排布的规范性、美观性；测量放线的方式；策划工程总体施工进度计划，对装配式支吊架进场进行合理的安排。

2、支吊架系统设计

(1)设计步骤

应用BIM进行管线综合深化设计，厂家根据深化设计图进行支吊架的排布设计，施工方根据厂家的支吊架排布设计图进行支吊架系统的三维建模，发现问题进行优化排布后再提交厂家，厂家根据施工方提供的优化最终版BIM模型图进行受力计算后进行产品选型。

1)应用REVIT软件进行精细化建模，建模深度达到LOD400(加工制造)等级，BIM深化设计完成后，将管线综合深化最终版的平面图提交给厂家，并提出支吊架在机电安装各系统管线中的相关要求，比如管道卡箍配件两端30公分处均需设置支吊架等一些增设支吊架的具体要求及风水电支吊架系统的间距要求，厂家根据提供的管线综合深化图及提出的相应需求进行支吊架的设计排布、受力计算、产品选型。

2)厂家在支吊架设计选型结束后，将设计选型完成的带有支吊架的管线综合平面图再提交给施工方，BIM工程师先进行支吊架系统的三维建模，然后再根据项目的BIM模型，进行支吊架排列布局的美观性调整。

3)BIM工程师利用REVIT软件在BIM三维图中对支吊架系统进行尺寸标注，再将三维图导出二维图交付施工技术人员指导现场施工，二维图中支吊架的尺寸定位应很清晰。

(2)设计过程调整

在拿到厂家的支吊架排布图后，首先应对支吊架系统进行了三维建模，检查支吊架排布是否考虑了各专业之间的协调与美观，是否需要进一步调整优化，比如出现下面几种情况，应采取的调整方法：

1)桥架

桥架分为电力桥架、火灾报警桥架以及弱电桥架，不适合做共同支架时，没有考虑美观性，支架布置不整齐，视觉效果混乱，应将所有的桥架支架进行优化，达到整齐一致，在施工中达成一线的效果。

2)桥架与风管

桥架支架布置以2米间距设置一个支架，风管支架布置以3米间距设置一个支架，这两个系统的成品支架应确保在间距6m时在一条直线上。

3)碰撞问题

成品支架在布置时若没有考虑系统间的协调，在布置支架时支架点设置在管道上，例如：桥架按照2m的间距设置，局部支架设置时穿过风管。

(3)装配式支吊架系统设计选型和力学计算要求

系统设计中只考虑地震荷载，不考虑风荷载。按地震设防烈度≤8度计算地震作用，8度时基本地震加速度为0.2g，即垂直荷载需增加0.2倍。考虑制造、安装等因素，支吊架所受垂直荷载采用管架间距的标准荷载乘1.35的荷载分项系数。系统所受水平荷载按垂直荷载的0.3倍计算。综上可得设计垂直荷载为管架间距内管线重量的1.55倍,1.55即为安全系数。

设计选型过程如下：

①根据管道、桥架母线及风管走向、排布及与房屋结构的关系确定支吊架的型式。

②确定支吊架横梁的型号。

包括：

1)横梁需承载重量计算

A管道

确定支吊架间距，计算出每付支吊架每根横梁所要承担的管道重量合计，包括空管重量、管道装满介质(水)后的介质重量，需要保温的管道还要加上保温层的重量及以上各项之和的10％。

B桥架及母线

确定支吊架间距，计算出每付支吊架每根横梁所要承担的桥架(母线)重量合计，桥架包括桥架重量及桥架内电缆重量。

C风管

确定支吊架间距，计算出每付支吊架每根横梁所要承担的风管重量合计，需要保温的风管还要加上保温层的重量。

2)横梁长度计算

A管道

根据管道外径(有保温按保温外径计)、管道相互之间间距计算横梁长度。

B桥架及母线

根据桥架(母线)外形尺寸、桥架(母线)相互之间间距计算横梁长度。

C风管

根据风管外形尺寸计算横梁长度。

3)横梁型号选取

根据横梁需要承担重量及横梁长度通过技术资料选取横梁型号。管道按集中荷载选取，单根桥架按均布荷载选取、多根桥架按集中荷载选取，风管按均布荷载选取。悬臂梁选取时重量按计算重量2倍计算、长度按计算长度2倍计算。

4)横梁强度验算

A管道

管道横梁需满足如下要求：

式中：MX、MY所验算截面绕x轴(水平方向轴)和绕y轴(垂直方向轴)的弯矩(N·mm)。WX、WY所验算截面对x轴(水平方向轴)和对y轴(垂直方向轴)的抗弯截面模数(mm³)。1.5系数是考虑三付支吊架中间一付脱落时的情况。1是截面塑性发展系数。0.85是安全系数。235是Q235型材的抗弯、抗压、抗拉强度设计值(N/mm²)。

说明：管道无长度变形，不需安装补偿器的管道MY＝0.3MX。管道有长度变形，需要安装补偿器的管道滑动、导向及固定支吊架需考虑加装斜拉杆或斜撑。

B桥架、母线及风管

桥架、母线及风管横梁需满足下式要求：

5)横梁挠度验算

横梁挠度不得大于横梁长度的200分之一。

③确定支吊架立柱(丝杆)的型号

根据支吊架底座的连接孔数量确定立柱型号。

表1丝杆(Q235)拉力允许值(安全系数1.5)

丝杆直径(mm)	10	12	16	20	24	30
							拉力允许值(Kg)	331.5	484.5	918	1428.5	2040.8	3316

说明：立柱受压时，长细比不得超过120。

④确定支吊架连接件、底座及固定件的型号

可根据选好的横梁及需承载重量选择，一个带齿螺母锁紧副可承载400kg。

⑤膨胀螺栓的选择

表2膨胀螺栓荷载表(安全系数1.5)

(4)对用于各类不同管道的支吊系统的要求：

1).水(包含各类给、排水管道)

装配式支吊系统安装间距，依据管道直径大小与管道数量直线段一般为3-4m在管道始末，管道末端设置的支吊架与端头的距离一般不大于400mm，也不小于100mm。管道走向改变或转角处应加装吊装支架。

2).电(包含各类桥架、母线、配电配件)

金属线槽支吊系统安装间距，直线段一般为1.5-2m在线槽始末。末端200mm处及线槽走向改变或转角处应加装支吊系统。

母线支吊系统安装间距，一般为2-3m，建议1000A以上以2m为宜。

3).风(包含通风系统管道与配件)

风管支吊系统安装间距，直线段一般为2-3m在风管始末。管道末端设置的支吊架与端头的距离一般不大于1000mm，也不小于100mm，管道走向改变或转角处依据实际需求应加装支吊系统。

(5)对装配式建筑管线支吊架形式作出要求：

1)对于各种液态流体的管道的管径DN15～DN250设计支吊架时使用轻型C型钢作简梁，用全牙丝杆作吊杆，两者之间使用定位孔对穿固定形式，在管道距离≤24米时增加以型材为立柱和简支梁的相应连接的防晃减振支架的搭配使用。

2)对管径DN300～DN900的管道设计支吊架时采用重型C型钢和H型钢进行定位孔，10.9级高强度螺栓相连接的形式。

3)在对相应隔热管道设计支吊架时，应根据热膨胀系数另行设计、导向、滑动和固定管托。

(6)支吊架系统制造及装配。

支吊架产品的主材型钢，利用流水线设备，不同规格的模具一次性成型，配件在实现标准化工作后，组织专业化生产，开发专业加工设备工装，以保证加工产品的品质。

支吊架的装配可以委托工厂完成，也可以在施工现场进行装配，若委托工厂完成装配工作，则安装效率更高。

(7)支吊架系统测量放线

采用红外水平仪对机电各系统管线进行测量放线，首先根据尺寸定位图测量管线及支吊架的位置，并在地面上弹出风管、桥架、喷淋管等各系统管线中心线及支吊架固定点的位置，再利用两台红外水平仪将地面放线投射到顶板上，利用两台水平仪的交叉点找出支吊架的固定点。

(8)支吊架系统安装

现场安装的四个步骤：型材装配(支吊架组装若厂家负责装配则无需考虑此步骤，若在施工现场完成，则需进行型材断料，采用厂家提供的相关螺栓等配件进行组装、顶板打孔、螺栓固定、完成安装。待后续大量装配式支吊架安装完成后，还需要进行局部调整，将施工过程中各种原因导致的丝杆弯曲、排列不齐等各种问题统一调整顺直、美观。整个支吊架系统施工过程不再需要大量切割、焊接作业，可能前期精确的放线测量会耗费一点时间，但整个支吊架系统的安装速度明显有了质的提升，能真正做到“节能减排、安全环保、经济高效”。

本实施例安装主的基于BIM技术的装配式建筑管线支吊架系统，安装成型美观性极佳，通过BIM三维优化支吊架的设置也更为规范和科学。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种管线装配式吊架安装方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、施工准备；进行施工场地测量对比建筑结构图进行修正，根据修正后的建筑结构图结合管线走向剖面图进行支吊架选型；

B、位置设计；通过BIM进行施工场地三维建模，在模型中根据管线剖面图、受力情况用REVIT软件进行模型细化和支吊架布点优化设计；

C、支吊架制造；根据优化设计后的图纸进行支吊架的加工制造；

D、支吊架装配；将加工制造成型的支吊架零件在工厂根据优化设计图纸进行装配成套；

E、测量放线；在施工场地用红外水平仪对比建筑结构图进行测量放线，找准设计的支吊架布点位置进行划线；

F、支吊架系统安装；在施工现场将装配成套的支吊架进行组装和安装。

2.根据权利要求1所述的管线装配式吊架安装方法，其特征在于：所述步骤B中，在支吊架选型结束后在三维模型中进行支吊架型式修改，然后将三位模型转化为二维图纸并进行布点标注。这样在二维平面内对管线和支吊架的定位更加清晰，有利于提高现场放线测量的精度。

3.根据权利要求2所述的管线装配式吊架安装方法，其特征在于：步骤B中所述的优化设计包括根据桥架、桥架与风管、碰撞问题进行布点和支吊架的结构调整。

4.根据权利要求3所述的管线装配式吊架安装方法，其特征在于：相邻桥架支架之间的间距为3m，相邻风管支架之间的间距为3.5m。

5.根据权利要求4所述的管线装配式吊架安装方法，其特征在于：所述步骤B中根据受力情况进行调整优化时，保证设计垂直荷载不小于支架间距内管线重量的1.55倍。

6.根据权利要求5所述的管线装配式吊架安装方法，其特征在于：所述步骤A中根据管道、桥架母线及风管走向、排布及房屋结构的关系确定支吊架的型式。

7.根据权利要求6所述的管线装配式吊架安装方法，其特征在于：所述步骤C包括原料模压成型、焊接、力学测试、表面处理步骤，所述表面处理中在支吊架的表面刻蚀对应的用途说明文字，在刻蚀形成的凹槽中涂覆荧光粉，然后在支吊架表面均匀刷涂清漆。

8.根据权利要求7所述的管线装配式吊架安装方法，其特征在于：所述步骤E包括根据尺寸定位图测量管线及支吊架位置，在地上弹出管线的中心线及支吊架固定点位置，通过两台红外水平仪将地面放线投射至顶板，用两台红外水平仪的放线交叉点确定支吊架固定点。

9.根据权利要求8所述的管线装配式吊架安装方法，其特征在于：所述步骤F中先将组装后的支吊架按布点位置进行依次摆放，然后在全部确定的支吊架固定点进行钻孔，然后将组装成型的支吊架通过螺栓固定在顶板上。

10.根据权利要求9所述的管线装配式吊架安装方法，其特征在于：所述步骤F后进行成型检查和模型对比。