淺析制冷機(jī)房雙層設(shè)備BIM優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

1、淺析制冷機(jī)房雙層設(shè)備BIM優(yōu)化設(shè)計(jì)研究摘要：本文結(jié)合BIM技術(shù)和裝配式技術(shù)，對(duì)某項(xiàng)目冰蓄冷機(jī)房采用雙層、立體裝配式技術(shù)進(jìn)行探索與實(shí)踐應(yīng)用。通過BIM技術(shù)進(jìn)行排布方案模擬，采取水泵雙層排布設(shè)計(jì)方案，解決機(jī)房?jī)?nèi)空調(diào)水泵組檢修通道過窄問題。采用裝配式管段分解設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)制冷機(jī)房設(shè)備與管道的最佳布置。關(guān)鍵詞：雙層制冷機(jī)房;BIM技術(shù);鋼結(jié)構(gòu)受力軟件;裝配式隨著大型商業(yè)綜合體設(shè)計(jì)的日趨成熟，業(yè)態(tài)規(guī)劃日益多樣化，相比傳統(tǒng)建筑而言，中央空調(diào)系統(tǒng)的冷量需求高出較多，制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)復(fù)雜加大。與此同時(shí)，受限于開發(fā)投資的經(jīng)濟(jì)性考量，機(jī)房面積受設(shè)計(jì)約束，使得機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備管線布置密集，如果沒有完整的優(yōu)化設(shè)計(jì)將影響后期的運(yùn)營(yíng)

2、維護(hù)。本項(xiàng)目制冷機(jī)房原設(shè)計(jì)設(shè)備布置凌亂，整體觀感差，無(wú)法滿足通行檢修要求，借助于BIM技術(shù)綜合排布技術(shù)以及鋼結(jié)構(gòu)受力軟件應(yīng)用，對(duì)空調(diào)水泵采用雙層設(shè)計(jì)優(yōu)化，以期解決空調(diào)泵組安裝后運(yùn)營(yíng)檢修空間不足的問題，為裝配式立體機(jī)房的實(shí)施提供支持。1工程概況本項(xiàng)目位于深圳市南山區(qū)西麗片區(qū)，總建筑面積約28.64萬(wàn)m2，共3棟辦公樓，項(xiàng)目制冷機(jī)房位于B塔正下方負(fù)三層，面積784m2，機(jī)房區(qū)域負(fù)二負(fù)三層通高，室內(nèi)凈高超過6m，共分布兩臺(tái)雙工況冷水機(jī)組和兩臺(tái)基載冷水機(jī)組，此外，還有3臺(tái)板式換熱器和15臺(tái)水泵。2冷凍機(jī)房設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)2.1方案分析通過不同的BIM排布方案模擬分析，解決東側(cè)水泵檢修空間及人員通行空間的問

3、題，以及提高現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備布局的整體觀感效果，經(jīng)過方案對(duì)比分析，本項(xiàng)目冰蓄冷機(jī)房擬采用空調(diào)水泵組雙層排布設(shè)計(jì)，調(diào)整內(nèi)容主要包括：（1）調(diào)整所有空調(diào)水泵安裝角度，全部由斜向排布調(diào)整為正向排布；（2）調(diào)整東側(cè)六臺(tái)空調(diào)水泵設(shè)計(jì)，分上下兩層布置，增加兩側(cè)通道寬度；（3）模塊段劃分，水泵、鋼平臺(tái)以及接駁管道采用裝配式施工；（4）采用受力分析軟件，校核空調(diào)管道聯(lián)合支架以及鋼平臺(tái)用料規(guī)格型號(hào)。2.2制冷機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備布局調(diào)整經(jīng)過方案分析，所有設(shè)備調(diào)整為正向排布（見圖1），原設(shè)計(jì)2000冷噸制冷主機(jī)與300冷噸制冷主機(jī)調(diào)整位置；六臺(tái)雙吸泵一層布置，修改為兩層排布，每層三臺(tái)排布；東側(cè)次檢修通道檢修寬度接近2m，更加方便檢

4、修，同時(shí)整體效果也有提升。2.3空調(diào)水泵雙層優(yōu)化設(shè)計(jì)及聯(lián)合支吊架設(shè)計(jì)利用BIM技術(shù)進(jìn)行制冷機(jī)房綜合排布建模，根據(jù)空調(diào)水泵的選型尺寸及重量，建雙層空調(diào)水泵雙層BIM模型（見圖2），東側(cè)6臺(tái)水泵分上下兩層布置。3臺(tái)1260m3/h板換冷凍水泵安裝在下層，3臺(tái)1590m3/h雙工況冷卻水泵安裝在上層鋼平臺(tái)。冰蓄冷機(jī)房位于負(fù)三層，機(jī)房?jī)?nèi)管道管徑大、數(shù)量多，下方為基礎(chǔ)底板，若按照常規(guī)方式固定于梁上，結(jié)構(gòu)梁的承重載荷加大，機(jī)電管線振動(dòng)會(huì)傳遞至負(fù)二層樓板，本機(jī)房調(diào)整乙二醇、冷凍水、冷卻水主管，設(shè)置管組聯(lián)合支吊架。落地支架立桿采用DN150無(wú)縫鋼管，受力可靠且不會(huì)對(duì)其他區(qū)域造成影響。2.4上層空調(diào)水泵鋼平臺(tái)設(shè)

5、計(jì)水泵進(jìn)出口水管上安裝有截止閥、過濾器、止回閥等閥部件，操作頻率較高，因此上層水泵及相應(yīng)閥部件需要考慮安裝安全性以及操作的便利性，結(jié)合機(jī)房本身?xiàng)l件，考慮在上層水泵基礎(chǔ)布置位置以及一周設(shè)置鋼平臺(tái)（見圖3）。上層鋼平臺(tái)選用20#工字鋼作為平臺(tái)外框主要受力結(jié)構(gòu)以及設(shè)備布置區(qū)框梁結(jié)構(gòu)，上層空調(diào)水泵、水泵底座及浮動(dòng)基礎(chǔ)安裝于20#工字鋼結(jié)構(gòu)上，選用DN150無(wú)縫鋼管作為平臺(tái)的立柱支撐。采用300mm300mm10mm熱鍍鋅鐵板作為立柱頂面受力板，立柱底座。鋼板與熱鍍鋅板采用四個(gè)606010三角肋片進(jìn)行對(duì)稱焊接加強(qiáng)，底座采用四個(gè)12膨脹螺栓對(duì)稱設(shè)計(jì)，加固于地面。爬梯及上層平臺(tái)檢修通道鋼梁中間采用50mm5

6、0mm熱鍍鋅方管壁厚3mm間距400mm，方管上敷設(shè)厚度為2.5mm花紋鋼板作為日常檢修通道，平臺(tái)四周采用無(wú)縫鋼管做護(hù)欄，高度1.2m，豎向立柱采用DN32無(wú)縫鋼管，橫向的DN20無(wú)縫鋼管。2.5計(jì)算復(fù)核及受力分析型鋼選型計(jì)算采用“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)受力計(jì)算”軟件輔助計(jì)算，根據(jù)受力模型進(jìn)行匹配校核。需要計(jì)算載荷以及支架布置點(diǎn)位分布和支架跨度。（1）機(jī)電設(shè)備及管線重量計(jì)算載荷主要包括：空調(diào)水泵、慣性地臺(tái)、管道及閥部件，其中管道按照滿水重量計(jì)算，設(shè)備按照廠家提供的運(yùn)行重量計(jì)算，慣性地臺(tái)按水泵重量的1.5倍計(jì)算，合計(jì)重量為6220kg。（2）上層平臺(tái)受力分析上層平臺(tái)的主要受力包括：上層空調(diào)水泵、水泵基礎(chǔ)、水

7、泵相連接的管道、彈簧減震器、配套閥部件，以及管道系統(tǒng)內(nèi)的介質(zhì)，受力均落在型鋼平臺(tái)上，按照單側(cè)3個(gè)受力點(diǎn)考慮，跨度取最大值3.16m。單個(gè)集中力為1036kg10N/kg=10.36kN。工字鋼擬選型為20#工字鋼，經(jīng)過受力分析，完全滿足人員通行及承載負(fù)荷的需求。（3）聯(lián)合支架受力分析制冷機(jī)房?jī)?nèi)主空調(diào)水管道支架間距在3m3.5m，管道尺寸有DN700，DN600，全部按照DN700進(jìn)行核算，鋼板尺寸為300mm300mm。按照最不利點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，3根DN700空調(diào)水管聯(lián)合支架，3.5m跨度，建立受力分析模型，集中力為565kg/m5m10N/kg，即14.1kN。支架橫擔(dān)按照25#工字鋼進(jìn)行選型，

8、經(jīng)過驗(yàn)算，25#工字鋼滿足空調(diào)水管聯(lián)合支架的承重要求，選擇合格。3空調(diào)水支管裝配式應(yīng)用在完成機(jī)房BIM模型的精細(xì)化建模后，進(jìn)行可視化校審和漫游模擬，確保整體效果滿足預(yù)期要求，依據(jù)BIM模型精確定位排布，本項(xiàng)目制冷機(jī)房DN500及以上管道采用現(xiàn)場(chǎng)安裝方式，管道橫向尺寸、標(biāo)高、中心線偏差控制在3mm以內(nèi)，嚴(yán)格控制環(huán)焊縫位置，避開管道開孔和支架位置，確保管道強(qiáng)度和焊接應(yīng)力釋放。前期的BIM精細(xì)化建模給裝配式方案的策劃及實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行模塊劃分，裝配式管段主要包括制冷機(jī)組進(jìn)出水支管段，空調(diào)水泵進(jìn)出水支管段，裝配式管段以空調(diào)水主管順?biāo)榻纾標(biāo)ㄒ韵戮捎醚b配式。在空調(diào)水系統(tǒng)BIM模型中，對(duì)空調(diào)水支管段進(jìn)行分段分解并編號(hào)，由BIM模型直接生成材料清單，由加工廠分段制作，制作完畢后對(duì)每個(gè)管節(jié)貼上二維碼，注明系統(tǒng)編號(hào)，所屬系統(tǒng)管節(jié)編號(hào)，與模型分解編號(hào)保持一致，確保管節(jié)運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)能快速裝配就位?；贐IM的裝配式施工大大提高了加工精度和生產(chǎn)效率，通過將加工好的管道和裝配式模塊運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)，直接進(jìn)行機(jī)械化裝配，有效縮短了安裝工期，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)焊接量，保護(hù)了現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境。4結(jié)語(yǔ)本項(xiàng)目利用BI