基于BIM技術(shù)在空調(diào)設(shè)備吊裝方案優(yōu)化

鐘愛軍 張聞 王國慶 王效玲 趙龍祥 王林

（1.揚州職業(yè)大學(xué) 225000 2.江蘇揚建集團有限公司二公司 225000 3.江蘇省揚州技師學(xué)院交通工程系 225000）

引言

在當(dāng)前建筑工程施工中，大型空調(diào)設(shè)備的吊裝方案還主要依賴吊裝人員的經(jīng)驗經(jīng)過詳細的現(xiàn)場勘察后確定，由于人的局限性，最終確定的吊裝方案往往不是最優(yōu)方案，隨著施工現(xiàn)場狀況和建筑物體型趨向復(fù)雜，這種依賴經(jīng)驗和現(xiàn)場勘查的優(yōu)選方法越發(fā)顯得困難。

BIM是建筑信息模型（Building Information Modeling）的簡稱，該技術(shù)是以建筑信息集成為理念，運用三維數(shù)字化技術(shù)建立項目的數(shù)字化模型[1～2]。BIM模型對項目的設(shè)計、施工和維護等都具有很強的輔助作用[3～4]。

本文將BIM技術(shù)應(yīng)用于大型空調(diào)設(shè)備的吊裝方案的選擇，運用BIM技術(shù)提供的數(shù)字化模型模擬吊裝過程并進行碰撞分析，能實現(xiàn)盡可能多地初選出可能吊裝方案，然后運用綜合評分法進行方案優(yōu)選，旨在規(guī)避現(xiàn)場勘察尺寸數(shù)據(jù)粗糙、復(fù)雜狀況下難以優(yōu)選方案的缺陷。

1 工程概況及施工面臨的問題

1.1 工程概況

揚州市職業(yè)大學(xué)綜合體育館，直接蒸發(fā)式空調(diào)外機設(shè)置在設(shè)備層之上、鋼屋面之下，因此正常施工順序應(yīng)該是在鋼屋面施工之前完成空調(diào)外機吊裝。但由于直接蒸發(fā)式空調(diào)后期單獨招標滯后，為不致影響整個工程施工進度，先行進行鋼屋面施工，這違反了正常的施工工序，給后期的空調(diào)外機吊裝帶來了很大挑戰(zhàn)。

1.2 施工面臨的問題

1.2.1 工期問題

該項目進展至空調(diào)吊裝階段，進度已經(jīng)落后計劃很多，由于空調(diào)安裝存在較多后續(xù)工作，因此，為不致影響后續(xù)工作，業(yè)主方對吊裝施工時間要求較緊。

1.2.2 費用問題

直接蒸發(fā)式空調(diào)單獨招標時招標文件中未涉及施工安裝要求，后經(jīng)協(xié)商總包單位同意免費吊裝，因此如何降低吊裝費用是總包單位重點考慮的因素。

1.2.3 鋼屋面預(yù)留洞口問題

由于不同品牌的空調(diào)外機尺寸有一定的差異，在未確定設(shè)備品牌情況下，鋼屋面上預(yù)留的部分空調(diào)外機洞口尺寸偏小。

1.2.4 設(shè)計缺陷問題

由于裝飾專業(yè)設(shè)計師和暖通專業(yè)設(shè)計師沒有足夠的溝通，導(dǎo)致部分主鋼龍骨剛好穿過鋼屋面預(yù)留洞口中部，給主機的吊裝帶來很大困難。

1.2.5 路面保護問題

根據(jù)施工進度計劃，建筑物四周的消防環(huán)道將于空調(diào)吊裝前一天完成瀝青鋪設(shè)，監(jiān)理單位建議所用吊車不要超過200t汽車吊。

2 基于BIM技術(shù)的吊裝方案初選

本工程6臺空調(diào)外機位置，如圖1所示。由于1號機和5-6號機位置吊頂主龍骨穿過上方洞口，不經(jīng)過處理不能作為吊裝洞口。空調(diào)外機吊裝入口：1-4號機從B區(qū)吊裝，5-6號機從A區(qū)吊裝。運用ArchiCAD軟件進行建模和碰撞模擬，確定可能吊裝路徑。下面以A區(qū)吊裝為例，說明初選過程。

圖1 直接蒸發(fā)式空調(diào)外機布置

2.1 側(cè)吊方案

2.1.1 路徑分析

由于女兒墻頂與鋼桁架下口間凈高為2200mm，而設(shè)備本身高度2670mm，運用ArchiCAD軟件模擬側(cè)面吊裝，可清楚顯現(xiàn)空調(diào)外機與女兒墻碰撞情形，如圖2所示，因此從側(cè)面吊裝需要拆除一部分女兒墻，拆除高度700mm，拆除長度2800mm。該方案優(yōu)勢是吊車臂短，額定起重量低，吊車租賃費低，有利于保護消防環(huán)道。

圖2 空調(diào)外機北側(cè)吊入碰撞分析

2.1.2 費用及工期分析

根據(jù)建筑施工圖，拆除女兒墻的同時還要拆除外側(cè)的玻璃幕墻，幕墻拆除高度取為1700mm，拆除長度取為4400mm。根據(jù)節(jié)點詳圖，拆除、恢復(fù)女兒墻施工工作內(nèi)容應(yīng)包括：搭設(shè)、拆除砌墻腳手架、加氣混凝土砌塊墻拆除、砌筑、粉刷、油漆、玻璃幕墻拆除、安裝。

玻璃幕墻拆除后材料還可以利用，但要考慮到拆除施工時材料損耗，損耗率取為8%。至于工期計算，為簡化分析，沒有區(qū)分吊裝前工作和吊裝后工作，實際上吊裝前工作并不影響總工期，綜合上述分析，將女兒墻拆除與恢復(fù)費用[5]和工期[6]列于表1中。

2.2 頂?shù)?/h3>

2.2.1 路徑分析

在洞口尺寸和鋁板吊頂主龍骨的限制下，5號外機和6號外機均不能從各自洞口吊裝。要實現(xiàn)從上部吊裝，可拆除5號外機洞口和6號外機洞口之間的鋼屋面，將兩小洞口合并成為大洞口，為驗證該想法的可行性，運用ArchiCAD軟件模擬出拆除后洞口，詳見圖3，同時進行吊裝碰撞分析，該大洞口能夠滿足設(shè)備吊裝要求。

表1 A區(qū)側(cè)吊安裝費用、工期分析

圖3 5號外機和6號外機洞口合并

2.2.2 費用及工期分析

拆除5號外機洞口和6號外機洞口之間的鋼屋面，具體尺寸為2360mm×4400mm，鋼屋面拆除、安裝費用[5]、工期[6]分析詳見表 2。

表2 A區(qū)頂?shù)醢惭b費用、工期分析

3 吊裝方案優(yōu)選

根據(jù)施工背景和現(xiàn)場情況，方案優(yōu)選主要考慮兩個因素：①吊裝工期；②吊裝費用，以期兼顧到業(yè)主和施工方的雙方利益。由于考慮因素多余一個，為了使選擇方案達到各方利益均衡點，應(yīng)用綜合評分法[7]。

3.1 權(quán)重系數(shù)

根據(jù)各評分指標重要程度，確定其所占的權(quán)重，本工程吊裝工期權(quán)重系數(shù)取為0.45，吊裝費用權(quán)重系數(shù)取為0.35，路面保護權(quán)重系數(shù)為0.20，如表3所示。

表3 權(quán)重系數(shù)

3.2 評價等級和標準

首先制定各項評價指標統(tǒng)一的評價分值范圍，本工程均為100分，然后制定每項評價指標評分標準，詳見表4所示。

表4 評分指標打分標準

3.3 綜合評分

根據(jù)指標和評分標準，結(jié)合各吊裝路徑施工工期和施工費用分析結(jié)果評出各自分值，具體見表5。根據(jù)綜合評分，A區(qū)空調(diào)外機吊裝方案為：合并洞口后從上部洞口吊裝，該方案費用低，工期短，與從南側(cè)吊裝和散件進場組裝相比均有明顯優(yōu)勢。

表5 綜合評分值

4 結(jié)論

本文運用ArchiCAD軟件，全面考慮吊裝過程中的各方面因素，對各種吊裝可能路徑進行碰撞分析，篩選出可能路徑。ArchiCAD軟件能做到精確、快速的模擬吊裝過程中遇到的各種工況，完全規(guī)避了人工現(xiàn)場勘察的數(shù)據(jù)粗糙、復(fù)雜狀況下難以初選的缺陷，對各種吊裝路徑進行了精確模擬，提高工作效率，節(jié)約時間成本；方案優(yōu)化綜合考慮工期、費用、路面保護三方面的因素，根據(jù)三個因素的重要性不同賦予不同的權(quán)重系數(shù)，對每一個初選方案進行了綜合打分，由于有ArchiCAD軟件的幫助，可以準確的選擇出足夠多的吊裝初選方案，確保了確定的最優(yōu)方案的可靠性。