《大型鋼結構空間機電安裝三維綜合布線施工工法》是廣州市建築集團有限公司、廣東省建築工程集團有限公司完成的建築類施工工法；作者分別是楊軼、劉志強、勞錦洪、蔡澤垣、翁羽；適用範圍是大型鋼結構空間等機電密集管網綜合布線安裝。
《大型鋼結構空間機電安裝三維綜合布線施工工法》主要的工法特點是：設計配合下，通過增加附加懸吊梁，將複雜工藝管網荷載，傳遞到鋼結構主體結構樑柱上；對機電各專業圖紙匯總分析，按設計及規範要求，進行深化設計，使綜合管網布置合理、準確、整齊、美觀。
2009年10月19日，《大型鋼結構空間機電安裝三維綜合布線施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2007-2008年度國家一級工法。
基本介紹
- 中文名：大型鋼結構空間機電安裝三維綜合布線施工工法
- 工法編號：GJYJGF039-2008
- 完成單位：廣州市建築集團有限公司、廣東省建築工程集團有限公司
- 主要完成人：楊軼、劉志強、勞錦洪、蔡澤垣、翁羽
- 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
- 主要榮譽：國家一級工法（2007-2008年度）
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
現代建築結構體系不斷創新和發展，機電設備功能日趨多樣，機電安裝遇到了新的技術難題。例如大型鋼結構屋面樓板，大多採用單層壓型鋼板，該結構難以滿足機電密集綜合管網支撐要求。另外，密集機電管線給施工圖紙的深化設計和施工增加了技術難度。
廣州市建築集團有限公司和廣東省建築工程集團有限公司針對大型鋼結構建築對機電安裝的特殊要求和施工難題，開展科技研究，完成了“大型鋼結構空間機電安裝三維綜合布線施工技術”的研究和套用，並形成《大型鋼結構空間機電安裝三維綜合布線施工工法》。
工法特點
《大型鋼結構空間機電安裝三維綜合布線施工工法》的工法特點是：
一、在設計配合下，通過增加附加懸吊梁，將複雜工藝管網荷載，傳遞到鋼結構主體結構樑柱上，解決了鋼樓板不能承載的難題，滿足建築結構體系受力要求。
二、對機電各專業圖紙匯總分析，按設計及規範要求，進行深化設計，使綜合管網布置合理、準確、整齊、美觀。建立密集管網的三維模型，對施工過程進行動態模擬和防碰撞檢測。解決傳統的專業設計相互獨立，缺乏統籌與協調配合，容易造成管網間碰撞，以致返工，浪費材料和工期延誤等問題。
操作原理
適用範圍
《大型鋼結構空間機電安裝三維綜合布線施工工法》適用於大型鋼結構空間等機電密集管網綜合布線安裝。
工藝原理
《大型鋼結構空間機電安裝三維綜合布線施工工法》的工藝原理敘述如下：
在主體鋼結構空間內，利用可直接承重的鋼樑、柱，根據機電安裝荷載和工藝空間布置要求，設計製作新附加承重梁，將機電設備和管網重量進行合理分解轉移，避免或減少結構變形。
專業軟體將機電安裝專業的平面圖紙轉化匯總生成3D空間模型，模擬安裝實際效果。結合建築功能要求，利用軟體防碰撞檢查功能，快速檢驗管網空間布置的準確性，有效消除管網位置和工序衝突，完成綜合布線深化設計，確保全裝質量。
施工工藝
- 工藝流程
《大型鋼結構空間機電安裝三維綜合布線施工工法》的工藝流程見圖1。
圖1 管線綜合布置流程圖
- 操作要點
《大型鋼結構空間機電安裝三維綜合布線施工工法》的操作要點如下：
一、附加梁懸吊系統設計
1.技術內容
利用鋼結構中可直接承重的柱、梁作為承載體，設計增加附加梁懸吊系統，將管線荷載合理有效地轉移到主體結構上，改變在結構樓板上直接進行管線懸吊的傳統施工工藝。
2.附加梁的設計要點
（1）分析鋼結構形式，結合管網的布局位置，選定能承重的樑柱體。
（2）根據管網布置和空間位置，合理選擇附加承重梁結構形式。
（3）確定管網支點位置，計算管網荷載。
（4）設計附加梁，進行計算校驗。
（5）附加梁與主體結構連線形式一般採用螺栓與環扣連線。
（6）繪製附加梁圖紙，經設計審批確認。
3.附加梁設計注意事項
（1）與主鋼結構連線不允許焊接。
（2）避免附加梁過長過重，防止出現變形或材料損耗。
（3）滿足主體建築空間位置要求，不改變建築功能分區，滿足主體鋼結構受力要求（圖2、圖3）。
二、機電安裝三維綜合布線深化設計
工藝管網深化設計如下：
深化設計是管線綜合布置的核心。利用軟體功能，防碰撞檢測綜合三維模型，在保證設計功能情況下對機電系統綜合管線進行深化設計，避免衝突，配合併滿足結構及裝修的要求。
1.深化設計準備
掌握各專業施工圖紙。分析建築結構特性，管網位置和空間狀況，充分考慮設計和施工的要求做好技術交底，協調、處理好機電各專業工藝要求。選用合適的分析軟體。
2.機電專業圖紙深化設計
對圖紙進行圖層處理，然後對該圖層進行命名，如“噴淋系統”、“通風管道”等。
3.將圖紙進行疊加，形成綜合平面布置圖。
4.綜合平面圖調整
對疊加好的綜合平面圖，分析管線交叉部位及工序布置，初步查找管線交叉情況，並進行調整。
5.構建專業信息模型
（1）將各專業CAD圖紙導入AutoDesk Revit MEP軟體作為平面基準。
（2）根據各專業構件的類型、參數包括尺寸，標高，大小等，在平面圖的基礎上自動建模，形成空間三維模型（圖4、圖5）。
6.三維防碰撞檢測
（1）將三維模型導入Autodesk NavisWorks Review軟體。
（2）利用其防碰撞檢測（Clash Detective）功能，在同一空間內，分專業、分步逐步進行疊加，進行硬碰撞與間隙碰撞檢測，精確的查找碰撞點（圖6）。
圖6 三維模型示意圖
（3）對模型中發現的所有碰撞進行完整記錄，產生詳細的碰撞檢測報告。
（4）對碰撞檢測結果進行分析，對衝突部位進行調整，並檢查管線布置是否協調，美觀。
（5）將調整好的綜合管網模型與建築模型結合進行碰撞檢測，根據實際情況進行相應調整完善。
（6）做好圖紙變更記錄。
7.時間碰撞管理
（1）將各專業模型與施工進度表（Project格式）相聯繫，模擬施工進度過程。
（2）將不同專業施工過程模擬動畫進行疊加，檢測各專業施工工序衝突而導致的碰撞。
（3）記錄碰撞檢測結果，調整各專業施工工序及施工進度，避免實際施工中出現衝突而造成返工。
8.綜合施工圖會審。
9.繪製節點詳圖，指導施工。
根據碰撞檢測報告，對管線產生碰撞部位，繪製節點詳圖，並做好圖紙變更、調整記錄。
三、施工控制
1.附加梁的製作安裝要點
（1）附加梁製造符合設計規範要求。
（2）附加梁的結構形式符合機電管網荷載和布置要求。
（3）附加梁與主體鋼結構連線方式和工藝應符合要求。
（4）制定附加梁安裝方案。
（5）機電安裝完成後，對附加梁的結構狀況進行檢測，保證附加梁強度和穩定性（圖7、圖8）。
2.管線安裝施工
（1）施工前準備
對施工人員進行技術交底，熟悉深化圖紙、現場情況，編制專業施工方案。
（2）制訂綜合施工工序及進度計畫，項目技術負責人審批執行
根據管線空間位置和工藝要求，以及施工工藝對施工劃分順序，並根據區域劃分流水段，保證交叉施工，流水作業。
（3）各專業附加梁支吊架、管線安裝
根據規範和設計要求合理布置局部節點，確定各專業管線安裝的位置、標高，依據“上電、中風下水”、“小管讓大管，支管讓主管，有壓管讓無壓管”的原則進行有序安裝。保證施工一次成型（圖9）。
圖9 機電綜合布線完成後實景圖
（4）系統調試
按照設計及規範要求，對各專業系統進行系統調試以及整體聯動調試。
- 勞動力組織
採用《大型鋼結構空間機電安裝三維綜合布線施工工法》施工時，根據工程量安排勞動力，專業工種需持相應的上崗證。具體勞動力組織詳見表1。
工種 | 按工程各專業工程量投入人數 | |
|---|---|---|
鋼結構 | 1人/噸鋼材 | |
通風空調 | 1人/100平方米建築 | |
給排水 | 1人/100米管線 | |
消防管道 | 1人/100米管線 | |
焊工 | 1人/噸鋼材 | |
電氣 | 1人/50萬工程 | |
深化設計人員 | 3人 | |
材料設備
一、材料
《大型鋼結構空間機電安裝三維綜合布線施工工法》採用的主要材料如表2所示。
序號 | 材料名稱 | 規格 | 備註 |
|---|---|---|---|
1 | 工字鋼 | 20a | 附加梁 |
2 | C形鋼 | 25a | 附加梁 |
3 | 玻璃纖維板 | δ25毫米～30毫米 | 通風系統 |
4 | 鍍鋅鋼管 | DN250～DN25 | 消防給水管 |
5 | 不鏽鋼管 | DN100～DN15 | 生活給水管 |
6 | 鋼塑管 | DN50～DN25 | 冷凝水管 |
7 | PPR管 | DN40～DN15 | 熱水給水管 |
8 | 電線 | 截面1.5平方毫米～16平方毫米 | 電氣系統 |
9 | 電纜 | 截面2.5平方毫米～300平方毫米 | 電氣系統 |
二、機具設備
《大型鋼結構空間機電安裝三維綜合布線施工工法》採用的主要機具及設備見表3。
序號 | 機具名稱 | 規格 | 備註 |
|---|---|---|---|
1 | 經緯儀 | 2台 | ╱ |
2 | 水準儀 | 1台 | ╱ |
3 | 電焊機 | 5台 | ╱ |
4 | 電動自攻槍 | 10把 | ╱ |
5 | 電動拉鉚槍 | 5把 | ╱ |
6 | 手拉葫蘆 | 20隻 | ╱ |
7 | 普通扳手 | 若干 | ╱ |
8 | 切割機 | 8台 | ╱ |
9 | 衝擊鑽 | 10台 | ╱ |
10 | 台鑽 | 5台 | ╱ |
11 | 套絲機 | 2台 | ╱ |
12 | 轆骨機 | 2台 | ╱ |
13 | 彎管器 | 10台 | ╱ |
14 | 試壓機 | 2台 | ╱ |
15 | 砂輪機 | 5台 | ╱ |
16 | 兆歐表 | 2台 | ╱ |
17 | 接地電阻測試表 | 2台 | ╱ |
18 | 壓線鉗 | 2把 | ╱ |
19 | 計算機 | 1台 | ╱ |
質量控制
《大型鋼結構空間機電安裝三維綜合布線施工工法》的質量控制要求如下：
一、機電綜合管線布置和附加梁製作設計必須經建築設計審核同意後，方可施工。
二、附加梁製作和安裝符合鋼結構設計及施工規範要求。
三、深化設計人員熟悉各專業軟體特點。加強與專業工程師間的溝通、配合。確保深化圖紙質量。
四、對模擬檢測出的交叉碰撞情況和現場實際情況，進行深亼分析、調查、合理調整，消除軟體套用誤差，確保模擬的真實性和準確性。
五、各專業施工員做好技術交底，對施工中遇到的工序、碰撞等問題及時溝通。嚴格執行標準，做好工序驗收，把質量隱患及時消除在施工過程中。
六、附加梁固定以及支吊架安裝嚴格按規範和設計要求施工，確保連線螺栓充分緊固。
安全措施
採用《大型鋼結構空間機電安裝三維綜合布線施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
一、編制附加梁及管道安裝施工安全技術方案，並認真實施。
二、對層間高空作業平台，吊裝機具、吊裝工藝進行專題安全風險評估。
三、做好安全技術交底，如高空作業、交叉施工、焊接等施工。正確使用防護用品。
四、現場臨時用電嚴格執行《施工現場臨時用電安全技術規範》，各專業工種人員持證上崗。
五、完善施工作業用防護設施，確保現場機具的完好和可靠性，加強現場動態監護。
環保措施
《大型鋼結構空間機電安裝三維綜合布線施工工法》的環保措施如下：
一、建立綠色施工管理體系，編制綠色施工方案。
二、附加梁、管道支吊架儘量採用工廠化或專業製作，提高鋼結構製作質量，節省材料。
三、施工廢料、剩餘的材料合理分類、收集和再利用。
四、選用綠色環保油漆進行鋼結構防腐保護。
五、施工用水不得隨意排放，應進行沉澱處理後才可進入排水系統，避免污染。
六、採用低噪聲施工設備，施工時對強噪聲設備安裝隔聲設施，減少噪聲對環境的影響。
效益分析
《大型鋼結構空間機電安裝三維綜合布線施工工法》在廣州白雲國際機場聯邦快遞亞太轉運中心場所區工程中套用，比採用傳統施工工法節省施工費用216萬，縮短工期65天，詳見表4、表5。
項目 | 傳統工藝 | 套用該工法 | 節省費用 | 節省比率 |
|---|---|---|---|---|
材料費 | 3500萬 | 3342萬 | 158萬 | 4.50% |
人工費 | 1000萬 | 942萬 | 58萬 | 5.80% |
合計 | 4500萬 | 4284萬 | 216萬 | 4.80% |
項目 | 傳統工藝 | 套用該工法 | 縮短工期 | 節省比率 |
|---|---|---|---|---|
工期 | 600天 | 535天 | 65天 | 10.80% |
註：施工費用以2007-2008年施工材料價格計算
套用實例
《大型鋼結構空間機電安裝三維綜合布線施工工法》的套用實例如下：
- 實例1：廣州白雲國際機場聯邦快遞亞太轉運中心場所區工程
廣州白雲國際機場聯邦快遞亞太轉運中心工程，包括管理大樓、分揀大樓、CTV棚、中轉作業棚支持服務車間等大型鋼結構建築。機電安裝工程有31個系統，管線總長150000米。建築面積90388平方米工程總投資9億多元。工程在2008年7月9日一次順利通過竣工驗收（圖10、圖11）。
- 實例2：揭陽市區污水處理廠安裝工程
揭陽市區污水處理廠日處理污水量6萬噸，總建築面積約13000平方米。安裝設備150台，配電箱、控制箱60個，各種電線、電纜共4000米，各種管道6400米。工程於2008年12月8日通過竣工驗收。節省施工費用64萬，縮短工期20天。
- 實例3：惠州市金山湖游泳跳水館工程
州市金山湖游泳跳水館是集游泳跳水比賽、訓練於一體的多功能體育場館。建築高度29米，最大寬度80米，最大長度141米。建築總面積為24573平方米，總投資2.8億元。機電施工安裝設備450台，配電箱、控制箱150台，各種電線、電纜共120000米，消防管道4500米，通風空調管2200米，給水排水管道2500米。節省施工費用128萬，縮短工期25天。
註：施工費用以2007-2008年施工材料價格計算
榮譽表彰
《大型鋼結構空間機電安裝三維綜合布線施工工法》被評為2008年廣東省省級施工工法。
2009年10月19日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2009]162號”檔案發布《關於公布2007-2008年度國家級工法的通知》，《大型鋼結構空間機電安裝三維綜合布線施工工法》被評定為2007-2008年度國家一級工法。
