摘  要：综合支吊架是机电安装专业中的重难点，本文通过BIM技术中的共享参数，打通了BIM图纸、模型和工厂预制化的壁垒，达到BIM模型完成后直接出具料单和图纸以供加工安装的目的，过程便捷标准，安装效果良好，避免了传统支吊架实施过程中造成的浪费。
关键词：BIM  共享参数  综合支吊架  综合排布  加工料单
 
1、引言

随着时代的进步，建筑物功能越来越复杂，机电系统和管线也越来越多，同时人们对建筑的品质要求也越来越高，越来越注重视觉效果的美观，追求空间上的大气。管线安装的规范标准，天花吊顶的高度控制是达到这一目的关键控制点之一。

综合支吊架是将机电各专业的管线设备综合策划后，将单管道单专业的管线统一安装到一套综合的多层的多专业的支吊架上，达到缩小安装空间、提升天花净高、简化安装工序、节省安装材料的目的，又有良好的安装效果。但其策划和制作的过程十分复杂且容易产生误差，以致返工。

BIM技术的引入，为支吊架预制化的过程提供了可靠的支持。通过其三维可视化的特性，综合支吊架的策划过程大大降低了难度，提高了准确性。通过其明细表的参数化统计的特性，结合共享参数，解决了从模型到加工的难题。通过其可出图性，在安装过程中也为施工带来了极大的便捷。

本文是通过在成都市四川大剧院项目的创新实施，总结而成。

2、传统的综合支吊架策划

    传统的策划方式是用CAD将各专业平面图叠加到一起，粗略分析各类管线走向后，通过工程师的空间思维能力，画制剖面节点图，然后根据图纸和现场的实际情况进行综合支架的加工和安装。

这种策划方式下，存在很大的弊端和不确定性。因为存在繁多的管线设备和大量的节点剖面，导致绘图过程繁杂，需要极强的空间想象能力。同时因现场情况多变而导致频繁修改，策划工作需消耗大量的时间。施工过程中，现场又存在大量不明确的地方，各类工序交叉也会存在问题，因为成本问题，又往往会妥协质量，安装效率低下，误差大，返工量多，施工难度大，安装效果不理想，进度较慢，整体效益低。

3、BIM技术支持下的预制化综合支吊架

BIM技术的诞生，引发了建筑行业的又一次革命。通过BIM，将平面图纸上的内容，绘制成立体模型，赋予其各类参数（尺寸、标高、形状、材质、系统、流量、损失、阶段、厂家等）。将各专业模型建立完毕后，通过专业工程师进行综合排布。因为有了BIM的直观模型和准确参数，排布成果拥有很高的可靠性和准确性。

同时利用BIM共享参数，将族，也就是支架本身内部的参数与项目的整个BIM系统共享，将材料的加工安装和模型串联起来，达到在模型建立后直接出具预制加工料单的目的，然后通过软件本身的功能出具平面图或剖面图，经过对图纸表格简单处理后，加工安装。

4、实施流程

根据四川大剧院项目中综合支吊架的实施情况，总结具体流程和要点如下：

建模（保证精度）→排布（合理精细）→布置（规范美观）→核算（安全适用）→出具图表（详细明确）→预制（标准）→安装（按图施工）

(1)建模：
为达到满足现场实际情况的标准，减少支吊架安装的误差，建模时对模型的精度必须有所要求，主要保证土建结构和机电管线尺寸的精度要求。在排布之前，必须对现场梁板结构的高程、净空、平面墙体的位置、柱体的尺寸以及管线的详细尺寸进行核对，核对方式可以采用传统尺量、激光测距或三维扫描，并反映到模型中。

(2)排布：
为满足能够使用本综合支吊架的标准，排布成果需合理精细以满足实际施工需要，同一水平面管线底对齐，保温层、坡度、变径、各类非常规管件配件等均需按实际情况进行布置。

排布原则：小管让大管；有压管让无压管；可弯管线让不可弯管线；分支管线让主干管线；电气管线避热避水；预留安装、维修空间≥500mm；预留设备拆装距离；预留装修空间。

(3)布置：
共享参数综合支吊架族的创立：通过BIM族创建支吊架参变族，族内所有型钢的尺寸数据采用共享参数驱动，具体参数包括：支吊架的总宽度、总高度、立柱尺寸规格、横担数量及尺寸规格、各层横担间距、生根形式等，在布置前需要对支吊架型钢材料的尺寸规格进行估算。

逐个布置支吊架，依次调整，平面剖面相结合，布置原则合理规范、美观大方、成排成线，间距按照规范要求，且为便于安装尽量利用结构梁布置。

(4)核算：
支吊架布置的同时，对各最不利位置进行核算，以便选用尺寸规格适用的型钢进行制作，原则上要求满足荷载范围，安全适用，经济合理。

核算过程：
各类公式计算可以采用office表格内设置公式的方式进行，力学分析可以采用专用软件辅助进行。
①　根据管线强度和刚度条件核算最大允许跨距。
②　核算支吊架的水平荷载和垂直荷载。
③　将综合支吊架简化为刚性结构的简支梁，根据静力方程分析内力，计算最大剪力和最大弯矩。
④　通过横梁抗弯强度核算公式和横梁抗剪强度公式选取支吊架横梁的型钢规格尺寸。
⑤　核算立柱的抗拉和抗弯强度。
⑥　根据支吊架的生根型式核算锚栓的抗拉和抗剪强度。

(5)出具图表：
    在支吊架布置完善，排布合理的情况，出具各类施工图，其中包括：管线综合图、单专业平面图、剖面图。各类图纸标注详细完善、清晰明确，剖面图具有典型代表性。

同时因为采用了共享参数，可以通过软件本身的功能，直接导出明细表，对明细表进行简单的处理后，形成支吊架加工料单（参见图一），加工料单包含详细加工数据，复查正确性，下发后进行预置加工。并出具加工大样图（参见图二），以供加工参照。

 
图一.综合支吊架加工料单

(6)预制：
    按照加工料单和加工详图，进行集中加工，加工要求精细标准，按照料单顺序加工，以保证相邻支架或同一类型的尺寸规格统一。加工完成后每个支架上标注清晰且能永久保存的标号，标号包含楼层区域和批次。

 
图二.共享参数综合支吊架大样图

(7)安装：
    按照编号批次，将综合支吊架集中搬运至相应位置，按照平面图和剖面图进行定位安装。为保证安装效果，安装时可先统一安装支架根部筋板，然后采用激光水平仪和水平准绳作为参照，安装支吊架的架体，以保证安装效果。

5、效益分析

该综合支吊架结合BIM共享参数的应用，提升了机电安装的整体效益。在项目本身采用BIM技术的条件下，提升尤为明显。实施过程中，由于精细的排布、标准的预制安装流程和明确的施工图纸，导致现场安装误差极小，返工量少，工序交叉合理，安装进度快，施工难度低，材料人工节省明显，安装效果美观标准。

6、项目经济效益估算

四川大剧院项目位于成都市中心天府广场，总建筑面积59000平米，主体结构复杂，层高要求严格，机电管线设备繁多，故全过程采用BIM技术，综合支吊架为其应用点之一。

据统计，大剧院项目共使用综合支架数量为3528套，统计型钢总重量为101730.00kg，平均每套支架28.84kg。

如果采用传统支吊架，经过对综合支吊架型式的分析，统计每套支吊架上管线数量，共需约14294套。考虑到剧院结构和机电系统的复杂性以及综合管线的尺寸，每套传统支吊架按0.65×2+0.3=1.60m长度的5#槽钢计算，每套重量1.60m×5.44kg/m=8.70kg计算，共计8.70×14294=124357.80kg，总计节省型钢124357.80-101730.00=22627.80kg。

根据2019年1月3日成都市型钢市场价格调查，该型钢价格为4480元/吨，折算节省材料费用：
22627.80/1000×4480=101372.54（元）

根据《四川省建设工程工程量清单计价定额2015版》内K.2.1项管道支架制作安装综合单价为1433.79元/100kg，折算节省安装费用（各类管线支架安装费用不同，考虑综合支吊架的安装难度，取费用最高的室内管线进行计算）：
22627.80/100×1433.79=324435.13（元）

根据以往工程施工经验，结合本工程的性质，估算减少的返工量、拆改量、费料情况等约占总安装量的10%，折算节省费用为：
10%×（124357.8/1000×4480+124357.8/100×1433.79）=234015.26（元）

共计节省材料、安装及返工拆改费用为：
101372.54+324435.13+234015.26=659822.93（元）

7、社会效益

四川大剧院项目质量目标为鲁班奖，机电管线安装和精装吊顶为质量控制点之一，通过BIM对管线的排布和对综合支吊架的策划，现场标高控制良好，综合管线排布合理，提升了整体工程质量，对节省劳动力、节省材料、加快工程进度有很大的促进作用，并获得了各方好评。

8、结语

随着BIM的逐渐推广，未来建筑将越来越精细化，机电安装逐渐走向装配式。BIM技术支持下的综合支吊架，可以直接解决机电预制化和复杂管线安装的两大难题，提高了工程质量和效益，其完善的核算过程也满足各类规范安全要求，适宜推广。
 

参考文献
[1]03S402——室内管道支架及吊架
[2]GB/T 17116.1-2018——管道支吊架
[3]16CK208——装配式室内管道支吊架的选用与安装
[4]综合支吊架应用技术——孟程 张雪 著
[5]浅谈管道门字型支吊架的设计及计算——作者不详，暖通南社整理编辑
[6]BIM每日一技——柏慕联创

作者介绍：
 
 王林：晨越建管集团BIM中心项目经理，毕业于安徽工程大学给排水科学与工程专业，全国BIM等级考试一级。先后为人民医院、酒店、水电厂、剧院等项目提供BIM技术服务。在他看来，BIM发展的是综合性路线，单一以BIM咨询为主营业务风险较大，若把它作为一门新兴技术渗透项目的整个管理过程中，通过实际落地带来相应的效益，进而提升一家公司的整体实力，这种模式将是未来几年内BIM行业比较合理的运营方式。