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高铁站房机房设计安装关键技术研究

引言

随着机房行业贯彻落实《中国制造2025》《绿色制造工程实施指南(2016—2020年)》等指导方针，遵循绿色发展、循环发展、低碳发展的新时代发展要求，进行产业升级转型，装配式机房呈现出了爆发式的增长态势。装配式机房施工可减少现场施工烟尘、垃圾的产生，保证机房内整洁，符合安全高效、绿色环保的现场施工要求[1-2]。

装配式工艺原理及实施流程

装配式机房即采用BIM技术，充分考虑施工安装、节能环保、运营维护等因素，设计人性化、智能化、绿色节能的高精度机房模型，再出具工业级装配图纸，在预制加工厂进行模块化预制，待具备施工条件后，将模块运输至现场进行装配。模块运送至现场，安装人员根据装配图，结合二维码标识系统，利用管段和螺栓连接起各个模块，就像“搭积木”一样，实现全程无焊作业，完成机房安装[3-4]。具体实施流程见图1。

工程BIM模型

工程BIM模型公审

工程BIM模型精度提升

BIM方案初审及深化

初步搭建工程

BIM模型

现场确认及勘察测量

二维图纸深化

（一次图纸会审）

BIM模型信息运维应用

工程信息模型交付

施工过程

BIM协同

基于BIM模型的技术交底

BIM生成机电专业施工指导图纸

构配件运输

工厂预制加工

生成预制件加工及现场装配图纸

系统拆分组段

工程BIM模型预制级精度提升

整体机房装配施工

图1-1实施流程图

装配式操作要点

CAD图纸会审

基于设计规范及工程经验，对机房系统方案图纸进行初审。校核计算冷却水、冷冻水等系统管道管径、负荷和水泵等设备参数。

现场勘察

现场实际测量机房各项相关数据，包括实际层高、实际土建结构尺寸、预留洞口实际位置等，以防实际施工与图纸存在较大误差。利用3D激光全站扫描仪对项目现场进行全方位的精确扫描测量（误差为±1mm），测量的数据点云通过格式转换导入Revit并以其为依据对BIM模型进行修正，以保证模型精度。

BIM模型设计

机房系统完成二次深化设计后，需对机房进行三维建模，模型精度需达到LOD400，即工厂预制

加工精度[5-6]。

模块化设计

基于BIM模型的高精度、可视化特点，将水泵、阀部件、管道、支吊架等进行一体化整合设计，形成循环泵组装配单元和预制管组装配单元。

装配单元分组考虑因素为：循环水泵的选型、数量、系统分类等；机房内的综合布置情况；装配单元的运输、吊装就位、安装条件等限制因素。例如，冷水机组半模块化设计、泵组模块化设计见图2、图3。

图2冷水机组半模块化设计 图3泵组模块化设计

支吊架设计

为实现模块化运输、安装，根据各设备外形尺寸，分别设计综合支吊架系统[7]。所有支吊架均经受力计算分析，目前主要采用10#、12#、14#槽钢制作。常见的支架方式见图4。

管道安装采用支架、吊架2种形式，多管道安装采用综合支吊架。另外为便于安装，部分位置采用可拆卸式设计，先对管道吊装，再对支吊架横担进行安装。

支架均在地面预装厚度10mm铁板，支架直接安装于铁板上，可节约工时，便于安装及拆卸。对于承重较大的支架，支架侧面采用角铁进行斜拉固定，以增加支架稳定性。吊架布置时均固定于结构梁，防止固定于顶板出现塌漏事故，增加安全性。另外对横担核算应以荷载最大的中心为对象，其中最大受剪力、最大受轴力、最大受弯矩均应满足要求。

（a）管道组合支架 （b）泵组模块框架 （c）单管道弯头可拆卸式支架

图4常见的支架方式

模型优化

将搭建好的模型和制作的三维漫游视频相结合，并在设计、施工、加工、运输、运维检修等方面进行组织评审，提出评审意见，并对模型进行进一步优化，保证模型精确度，直接指导项目施工。优化原则如下：

符合系统运行原理，对系统设计不足之处进行更改，满足使用功能；

对所有支吊架进行载荷计算，保证施工安全质量；

修改设备、管道的布置，最大化机房空间；

优化阀门设置、管道标高，便于使用、检修；

保证机房实际应用的同时，达到最佳感官效果。

另制冷换热机房管道繁多复杂，设备布置分散，管段长；管道交叉弯头较多，将会增加沿程阻力，损耗设备。因此在优化管道时，首先进行优化段水力计算，计算方法如下：

4L3.14v*3600水管管径:d?

4L

3.14v*3600

式中：L为水流量，m3/h；V为水流速，m/s。

水流量:L

? Q

(4.5?5)?1.163

?（1.15~1.2）

（2）

式中：Q为冷热量，kw。

流体流经一定管径的直管时，由于流体内摩擦而产生阻力，阻力大小与路程长度成正比的叫做沿程阻力（摩擦阻力）?Pm，即：

?Pm?λ?l?

d

??2

2

， （3）

当直管段长度l=1m时，R?

????2

d 2

，则?Pm?R