风管制作与安装过程损耗率控制探讨

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[摘要]在大型机电安装工程暖通系统安装是机电工程的重要部分，为切实提高机电安装工程的效率、保证工程进度、降低施工成本。通过应用BIM技术对机电管线进行二次深化设计合理优化管线布局，对风管位置进行准确定位，为风管工厂化预制加工打下基础，同时保证后期风管安装过程中风管损耗率的有效控制，具有较好的经济效益。本文结合具体工程实例，阐述具体的实施方法。

[关键词]BIM技术；风管预制加工；损耗率

本文以通州安贞医院建设项目为例进行分析。通州安贞医院建设项目工程总体规模为34万平方米，包含门诊、医技、住院、科研、教学等功能，总床位数为1500张。项目建成后，将为患者提供预防、治疗、康复为一体的覆盖疾病全过程的医疗服务。本工程机电安装工程量大，风管工程量将近24万平方米、项目工期紧且多专业工程交错、综合施工。

1施工工艺原理

将BIM技术应用于风管预制安装施工中，通过全专业模型搭建，提前发现并解决机电管线之间、机电管线与结构之间以及其他相关专业的碰撞问题，合理排布机电管线位置及路由，完善各专业的协同优化，使风管在加工制作与安装过程中降低其损耗率，达到降本增效的目的。(1)项目具体实施模型搭建前还应综合考虑风机、空调机组、风阀、风口、土建结构梁、柱、洞口和基础等结构尺寸、检修空间等相关考虑要素进行综合排布。通风与空调设备、风阀等需提前确定相应厂家提供准确尺寸以保证BIM模型搭建的准确性。(2)根据BIM深化完成后的模型，导出图纸，对风管进行分段分节，在有风口的位置上适当将风管加长并进行加固处理，针对风阀位置根据已确定的风阀厂家预留出相应长度避免日后由于风管过长或过短导致风阀无法安装造成风管作废产生损耗。(3)将预制完成后的风管按系统类型、规格尺寸、安装位置进行统一的二维码编号，现场安装工人用手机做载体，快速查阅BIM模型及图纸等信息，风管安装全过程无纸化。(4)施工现场根据BIM模型排布后的管线位置在施工现场进行结构尺寸复核，管道位置、支吊架位置进行放线及支吊架的制作及安装工作。(5)风管运抵现场后根据风管编号进行组装，组装完成后平面风管采用升降平台对风管进行整体提升，提升至施工高度进行风管安装、固定；竖向风管采用手动或电动葫芦由上至下输送至安装位置并拼接完成，每层楼板处设置固定支架。

2施工工艺流程

2.1基于BIM信息化模型的施工工艺流程

基于BIM信息化模型的施工工艺流程，如图1所示。

2.2基于BIM信息化模型的机电安装管线优化

（1）通过采用BIM技术，进行建筑、结构、机电等全专业模型搭建，制定机电管线优化原则，通过三维漫游、施工模拟、净高分析、碰撞检查等手段解决各专业之间碰撞问题，深化过程中由总承包单位牵头，协调建设单位、设计单位、监理单位、专业施工单位、后期医院运营单位和各材料设备供应商等共同参与到其中，对机电管线综合排布方案进行讨论，最终确认机电管线综合排布方案，如图2所示。（2）对BIM模型进行精细化建模，将机电系统中的风机、风阀、风管弯头弧度（内弧半径R）、风管三通样式、支吊架、保温、法兰高度等提前确定产品品牌，进行产品样册封样，按产品实际尺寸构建项目产品族库并注明构建信息、系统名称、设备参数等，以保证BIM模型的精度。（3）深化模型过程中对设计系统进行查漏复核，对原设计机电管线调整的，进行系统参数复核，保证深化后的机电管线设计参数满足原设计要求。（4）根据BIM技术完成的机电管线综合排布后的模型导出各专业施工图纸，为下一步管道预制、现场结构复核、机电管线安装施工创造条件，如图3所示。

3风管预制加工工艺

3.1风管预制加工工艺流程

风管预制加工工艺流程图，如图4所示。

3.2风管系统分段

根据由BIM技术完成的机电管线综合排布后的模型导出的施工图纸，将风管系统按照标准直线管段、弯头、异性件等进行拆分，绘制直线管段风管分段图，弯头、三通及异形管件加工图，如图5所示。3.2.1角钢法兰和共板法兰直管段标准节的预制加工加工厂根据风管的系统类型、风管工作压力及风管管径，选择不同厚度的材料来加工，见表1。风管原材料采用成卷的镀锌铁皮，如图6所示。风管按照预制加工所需的尺寸裁剪。风管材料的边长d是决定预制加工标准节长度的限制条件，镀锌板材边长d一般设置为1250mm，角钢法兰风管考虑镀锌板材的板材厚度及不同厚度板材的翻边偏差量将角钢风管标准节长度设置为1240mm，共板法兰风管采用法兰高度采用35mm法兰冲压件，将标准节长度设置为1160mm，如图7所示。3.2.2风管弯头的预制加工应用BIM技术对风管进行水平定位后，确定风管弯头形式和内外弧直径。风管弯头一般采用内外同心弧，弯头内弧宜为R内=0.5A，弯头宜为R外=1.5A，如图8所示。根据施工现场实际情况如机电管线密集，风管弯头无法按照标准内外弧度制作时需在弯头内部增加导流叶片，当矩形风管边长大于或等于500mm，且内弧半径与弯头端口边长比小于或等于0.25时，设置导流叶片，导流叶片采用单片式或月牙式两种类型安装。3.2.3风管阀部件处的风管预制加工通风系统上的各类风阀阀门的产品规格尺寸需根据厂家型号来确定，在应用BIM技术进行机电管线深化时将风阀厂家确定根据风阀厂家所提供的规格尺寸进行建模（防火阀为250mm）。在进行风管分段时将防火阀的位置进行调整确定并应满足验收规范要求（防火阀必须满足距墙≤200mm）后再确定风阀两端风管分段的短节长度。其他附件如各类调节阀、止回阀、消声器等类同，如图9所示。3.2.4风管风口处的风管预制加工在地下室车库送排风系统和竖井内防排烟系统中通常风口风量都很大，所以相应的在风口的尺寸上也会变大。在竖向风管分段时需考虑风口的长度和风口的距地尺寸，将此节风管做成超过标准节长度风管，并进行风管加固。图10中，在水平风管分段时需根据BIM机电管线排布成果确定风口最终位置、尺寸和方向再进行风管分段，针对超过标准节长度的风口为保证安装完成后的机电管线的整体美观性，将风口方向更改满足在一个标准节长度内安装，在不改变风口尺寸、风口风量的同时使风管安装更具美观性。

4风管系统安装工艺

风管安装前对施工人员进行技术交底，使其对工程特点、难点；主要施工工艺及施工方法；技术要求；质量控制；安全措施等有较详细的了解。在BIM技术可视化和施工模拟等技术特点下，施工交底采用施工动画、施工工艺模拟视频等方式明确工序、突出重点，让施工人员更为直观地对机电管线深化设计方案以及易错点进行观察和了解，减少实际施工过程中出现问题的可能性。由现场施工人员根据BIM深化设计图纸对现场实体结构尺寸进行复核，待尺寸复核无误后进行现场风管安装工作；当测量偏差较大时可结合现场实际结构尺寸，在深化完成BIM模型中进行局部优化调整，并对相关位置进行再次施工模拟，消除由与结构偏差对预制加工完成的风管造成安装的不可实施性的影响，确保BIM模型与现场的一致[2]。现场施工人员根据BIM模型机电管线综合排布后导出施工图纸和支、吊架布置图，应用红外线定位仪对风管位置走向及支吊架的根部生根位置进行定位。对运抵现场的风管进行合理的按系统分配、排列码放，按深化的风管分段图，通过风管上编号按照分段图位置进行组对联接，已完成组对的风管采用升降平台对风管进行整体提升，完成整个风管系统的安装、固定等工作。

5经济效益

通过通州安贞医院建设项目实施的应用，风管在基于BIM技术预制与安装过程中合理使用材料，大幅度减少材料损耗，降低了风管加工成本，在安装过程中提前解决了机电管线的交叉碰撞问题，提高了风管安装的完成率。解决了风管在制作、安装过程中效率低及风管废料率居高不下等问题，同时缩短了施工工期，确保了施工安全和工程质量，取得了较好社会效益和经济效益。

6结语

近些年BIM技术的发展及应用落地加快了建筑业技术进步，尤其对机电工程管线预制装配，现场机电管线综合排布等提供了强有力的帮助。在暖通工程中BIM技术为风管预制加工及现场安装带来了极大的经济效益[3]。

参考文献

[1]詹生锐.基于信息化的风管预制与安装应用[J].建筑热能通风空调.2019（11）：98-100.

[2]张姗姗.基于BIM的风管工厂化预制施工技术[J].施工技术.2017，12（第46卷）1370-1375.

[3]刘志刚等.浅谈基于BIM技术的预制装配式风管安装施工技术[J].中国建材科技.2021（4）：114-130.

作者：聂昆 单位：北京城建一建设发展有限公司