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基于DFMA的制冷机房装配式管道模组化施工工法

1、前言

目前国内的装配式建筑市场正在快速发展，而机电安装工程及装修工程也逐渐进入到装配建造阶段。国内一些著名的安装企业如中建安装、中建三局安装公司等央企以及上海安装、山西安装、广东安装等省级安装企业已经开始了机电装配式施工的探索。在上海环球金融中心、上海国际博览中心、华润深圳湾国际商业中心、青岛丽东化工有限公司芳烃装置、神华煤直接液化装置、上海东方体育中心、南京雨润大厦、天津北洋园等一批工业、民用机电安装工程项目已经开始了机电管线及设备工厂化预制技术应用，“BIM+装配式施工”成为机电安装行业的技术趋势。

我司通过对项目的实践，探索在装配式产业基地内建立机电管线工厂化预制基地的可能性，为转型升级发展提供方向。通过对试点项目的经验总结，为装配式机电一体化技术建立从BIM设计、构件生产、施工安装、到竣工验收全过程的标准规范体系（见图1）。

图1装配式管道模组化安装的制冷机房

2、工法特点

基于DFMA的机电单元模组化设计技术

基于BIM的机电单元模组化设计

根据设备的选型、数量、系统分类和管线的综合布置情况，综合考虑预制加工、吊装运输等各环节限制条件，将2～3台设备及管路、配件、阀门部件、减震块等“合零为整”，组合形成整体装配式模块。

基于BIM的组合式支吊架模组化设计

通过BIM技术研发组合式支吊架，将支吊架分解为若干装配构件，实现“管道先就位、支吊架后装配”的逆工序安装。

数字化工厂预制加工技术

BIM设计软件中的设计信息和预制管段信息，通过软件插件一键提取出不同样式、不同规格的预制加工构件的预制加工信息，形成Excel数据表格。工厂操作工人根据数据表格中的预制加工信息，输入至工厂自动加工设备，实现BIM软件与加工设备的数据互通。

在工厂进行机械化流水制造，现场进行成品预制构件的组装。实现高效率的机械生产，不受施工现场空间环境的影响，也不受其他施工进度的影响，在工厂内提前预制，按施工计划在合理时间进场，直接投入施工，避免管道的存放与保养。

预制管组机械化整体提升施工技术

将多段预制管道、管组及预制支吊架进行地面拼接，形成组合式预制管排。利用叉车、电动葫芦或顶升装置在地面作业将预制管排或预制管组模块提升就位实现螺栓栓接固定。

设备与管道安装误差消除技术

在整个装配式机房的安装过程中出现了部分管道、设备安装不吻合的情况，因此，造成需要在现场进行调差安装的情况，具体误差点如下：

1、设备基础的高度和水平度的误差过大。

2、分集水器的生产误差。

3、现场建筑结构误差。

4、管道和支吊架的预制误差。

5、现场安装人员在安装时精度控制不够等。

综上所述，针对以上因素，采用机电设备及管线预制装配精度控制技术：通过对设备及管线模块化装配式施工过程中误差的分析，重点控制设计精度、加工精度、装配精度；结合采用精细化建模、模型直接生成图纸、工厂自动化数控加工设备、360放样机器人、3D激光扫描等手段实现装配误差综合消除。

3、适用范围

适用于拥有地下室的各类既有建筑及新建建筑，管道及设备以模块化的方式运送现场进行装配的大型制冷机房工程安装。

4、工艺原理

我们针对目前机电安装工程装配式施工采用DFMA的设计思想和方法，形成以BIM深化设计（BIMDesign）为基础，通过模块化的设计拆分、组合成机电安装单元，采用工业化生产（PlantManufacturing）的方式，实现设备及管线高效精准的模块化装配式施工（Assemblyconstruction）的机电装配式施工工艺，即“基于DFMA(DesignforManufacturingandAssembly)的装配式机电模组化施工”工程施工工艺。

5、施工工艺流程及操作要点

工艺流程

深化设

深化设计

工厂化预制

定点放线

装配式安装

系统试压

图5.1工艺流程图

操作要点

深化设计

1、通过三维扫描仪进行建筑结构的参数复测

机房建筑结构误差是影响机房工程安装误差的重要因素之一，为了达到安装精度要求，减少综合累计误差，通过三维扫描仪进行机房建筑结构的参数，与BIM建筑模型进行三维比对（3D-matching）并进行模型调整。

B1地下室制冷机房现场扫描共分为四个区段，分别为1区、2区、3区、4区

（见图5.2.1-1），共进行了12个站点扫描，每个区3个站点扫描。对结构进行三维扫描，扫描获取到的点云数据主要用于实测实量、垂直度检测、平整度检测等方面

（以下所有数据除有说明外均以mm为单位）具体点云数据详见表5.2.1-1、表5.2.1-2、表5.2.1-3、表5.2.1-4。

图5.2.1-1制冷机房结构点云