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裝配式建筑是建筑形式的巨大變革，是未來建筑的發(fā)展方向，而實驗室建筑工藝布局、供電、給水、排水、通信、網(wǎng)絡、采暖、通風、空氣凈化、安全消防、環(huán)境保護等多個專業(yè)，實現(xiàn)實驗室裝配式設計與實施尤為困難，本文著重闡述利用BIM指導綜合支吊架形式來實現(xiàn)裝配式實驗室設計、實施的可行性及優(yōu)勢。

　　2016年9月27日 ，國務院總理李克強主持召開國務院常務會議，決定大力發(fā)展裝配式建筑，推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級，裝配式成為了現(xiàn)代化建筑追求的方向。實驗室建設涉及多個專業(yè)：土建、暖通、給排水、氣體管路、弱電系統(tǒng)、強電系統(tǒng)、實驗室控制系統(tǒng)、實驗室家具等，各個專業(yè)交叉實施嚴重、管線碰撞頻繁、現(xiàn)場實施協(xié)調(diào)困難。BIM技術(shù)的產(chǎn)生，充分解決此項問題，使裝配的實驗室機電建設成為現(xiàn)實。

圖1 綜合吊架BIM模擬圖

　　裝配式實驗室機電設計

　　建筑信息模型(Building?Information Modeling)或者建筑信息管理(Building Information Management)是以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，建立起三維的建筑模型，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。它具有信息完備性、信息關(guān)聯(lián)性、信息一致性、可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性八大特點。

　　采用模塊化的綜合吊架系統(tǒng)用于裝配式的實驗室建設，利用BIM軟件對各系統(tǒng)進行3D設計和綜合，將將實驗內(nèi)的土建、暖通、給排水、氣體管路、弱電系統(tǒng)、強電系統(tǒng)、實驗室控制系統(tǒng)、實驗室家具等集中1:1在BIM圖紙中真實體現(xiàn)。

圖2 工廠預制的標準模塊產(chǎn)品

　　設計師通過建模、載荷(單梁窩)計算、整體碰撞檢查，細調(diào)間距形成綜合吊架初稿圖紙，后經(jīng)人工模擬顯示檢查，查閱各種管線走向美觀性和合理性，碰撞人工檢查，消除所有實施過程遇到的碰撞。最后經(jīng)過具備豐富施工經(jīng)驗的技術(shù)經(jīng)理的審查，采用漫游，電腦測繪，VR模擬現(xiàn)實的形式，真實檢查圖紙的可實施性，確保BIM圖紙能夠在現(xiàn)實中重現(xiàn)。

　　裝配實驗室的實施

　　工廠預制

　　裝配式實驗室采用工廠預制、現(xiàn)場組裝的形式進行綜合吊架的現(xiàn)場組裝，場內(nèi)拼接，整體提升的形式。根據(jù)本項目的特點以及市場銷售的管線的常用規(guī)格，將管線風管成為1?m*3?m的標準模塊，標準模塊在工廠內(nèi)預制，并進行連接測試。

圖3 綜合吊架內(nèi)管道安裝順序示意

圖4 模塊組裝

　　現(xiàn)場組裝

　　所有進場的綜合吊架模塊，采用唯一二維碼標示，所有施工工人利用手機對二維碼進行掃描，就會詳細給出所屬綜合吊架的位置，編號，方便技術(shù)工人迅速找到綜合吊架模組的位置，并根據(jù)BIM實效圖進行迅速拼接。

　　整體提升

　　通過手機APP控制程序設定提升高度、速度達成提升整體、均速、等高的提升，整體提升過程中預裝成功的所有模塊沒有發(fā)生任何位移，整體協(xié)調(diào)一致。

　　接口碰接和末端封口燈飾安裝

　　戴納公司自行設計四向固定底座形式、重力找平碰接技術(shù)、楔形精準定位技術(shù)以及整體勻速提升技術(shù)，可以保證頂部空間毫米級的誤差，可以確保綜合吊架提升至高工中準確對接。借助綜合吊架快速連接鎖扣，完成末端燈飾和風管安裝，裝配式實驗室機電施工完畢。

　　裝配實驗室優(yōu)勢

　　施工質(zhì)量

　　綜合支吊架采用工廠化預制，80%的管線焊接、排布均在地面上完成，所有預制人員均為高級熟練技術(shù)工人，可采用多種輔助工具，使得成品質(zhì)量更高、美觀性更強、效率更高。

　　施工安全

　　傳統(tǒng)機電安裝模式處于2?m以上的高空作業(yè)約占據(jù)整個施工任務70%，潛在危險作業(yè)范圍廣。綜合吊架施工模式，所有預制工作均在地面上完成，2??m以上高空作業(yè)僅剩下底座固定和對口碰接，高空作業(yè)僅占施工任務的15%，施工安全系數(shù)高。而且所有的高工作業(yè)是在整體提升車平臺上進行，安全帶懸掛方便，幾乎沒有危險源存在。

　　另外傳統(tǒng)采用吊頂安裝的形式，吊筋為軸向受力，安裝過程中交叉作業(yè)踩踏容易造成吊筋松口，發(fā)生墜落事件。而綜合吊架的承受力、穩(wěn)定性高，所有的受力構(gòu)件(C型鋼、連接件均自帶鎖緊鋸齒)可以實現(xiàn)拼裝構(gòu)件時的剛性配合，連接無移位、精準定位且抗沖擊及震動，底座與結(jié)構(gòu)采用錨栓連接，若非破壞性拉拔強度是膨脹螺栓的兩倍?，F(xiàn)場試驗證明，采用綜合吊架安裝模式，綜合吊架靜載荷每m可達到2噸以上，完全可滿足實驗室工程各種高重量的管線。

　　環(huán)境保護

　　綜合吊架采用工廠預制運輸至現(xiàn)場拼接，現(xiàn)場僅是簡單的螺絲鎖定、禁錮以及管線碰頭工作，所有切割、下料、平口等高粉塵、高噪聲的工作均在工廠內(nèi)完成，有利于減少現(xiàn)場噪聲源的產(chǎn)生，有利于現(xiàn)場污染源的產(chǎn)生，提高施工現(xiàn)場環(huán)境保護。

　　零返工

　　綜合吊架需要設計工程師采用“BIM”軟件，將建筑中所有元素在電腦模擬，利用“BIM”軟件進行碰撞檢查，施工模擬，完全避免了各種管線施工時交叉碰撞。避免傳統(tǒng)施工，碰撞、返工問題的出現(xiàn)。傳統(tǒng)的安裝模式勢必有過多的膨脹螺栓需要釘在棚頂，已經(jīng)預埋的線管、消防管可能均被破壞，可能需要修改暗埋管為明裝，造成已經(jīng)完工的工序的作廢。采用綜合吊架施工時底座安裝位置位于梁體，避免了傳統(tǒng)安裝時吊筋打在樓板上造成之前樓板暗敷管線的破壞。

圖5 綜合吊架整體提升照片

　　美觀

　　傳統(tǒng)模式由于采用吊筋安裝的形式，安裝完畢后交叉嚴重，整體效果繁重、混亂。采用組合式的吊架進行施工整齊、美觀、大方，無需焊接和鉆孔，利用構(gòu)件的組合可方便地進行拆改調(diào)整，可重復使用也可以對管道將來的檢修提供便捷。

　　高效率

　　采用傳統(tǒng)安裝的模式，安裝順序必須遵守先上后下，先大后小的原則，施工順序嚴格，而且傳統(tǒng)頂部安裝，工作效率低下。

　　采用綜合吊架的形式，采用工廠預制，現(xiàn)場組裝、提升的形式，綜合吊架模塊經(jīng)工廠預制完成后，運到現(xiàn)場地面拼接，組裝，然后整體提升，安裝順序完全可以各專業(yè)全面展開，而且工廠預制，施工效率提高顯著。采用綜合吊架的模式，將現(xiàn)場機電施工時間節(jié)省70%。

　　低成本

　　由于中國人工費用增長迅速，勞動密集型的施工工作成本驟升，模塊化吊架技術(shù)可以有效解決此項矛盾，由于組裝工作80%在工廠進行，工廠流水化作業(yè)，效率更高，質(zhì)量更好，同時更有利于熟練技術(shù)工人的培養(yǎng)，提高工作效率。目前，我們公司采用的模塊化吊架技術(shù)，人工成本總計節(jié)省約40%。整體成本節(jié)省5%～10%。

圖6 綜合吊架BIM模擬管線綜合

　　實驗室柔性發(fā)展

　　從實驗室的發(fā)展趨勢來看，研究類實驗室已經(jīng)從傳統(tǒng)單一的分析、化學類實驗室向綜合性、多功能的綜合研發(fā)類實驗室發(fā)展，其主要特征是：常規(guī)實驗室與研究分析類實驗室比例趨近;數(shù)據(jù)分析區(qū)與實驗區(qū)域比例提高;輔助區(qū)域與實驗、辦公區(qū)域的相對分離又緊密結(jié)合。

圖7 完工的綜合吊架實際案例

　　綜合吊架布置時完全按照標準模塊化布置，吊架可在上下左右任意方向進行調(diào)整，滿足迅速在原有吊架基礎(chǔ)上增加各種系統(tǒng)甚至裝修吊頂，綜合吊架可以迅速在無吊頂實驗室——有吊頂實驗室——有吊頂辦公室——無吊頂辦公室，可以快速進行實驗室干濕區(qū)轉(zhuǎn)變，滿足將實驗室根據(jù)功能需求快速拆分和整合。

圖8 綜合吊架柔性空間功能轉(zhuǎn)變

　　總結(jié)

　　模塊化吊架整體提升的形式用于裝配式實驗室的建設，無論從安全、美觀、工期還是可持續(xù)性發(fā)展、質(zhì)量控制上都要優(yōu)于傳統(tǒng)安裝模式。綜合吊架減少各種返工費用，縮短工期，而且為未來實驗室發(fā)展提供了可持續(xù)性的路由和支撐，特別適合柔性實驗室的建設，綜合吊架式裝配式實驗室的建設必將成為未來實驗室發(fā)展的方向。