【摘要】本文對變曲率弧形管道預(yù)制拼裝中應(yīng)用BIM技術(shù)的相關(guān)原理與特點進(jìn)行簡要的分析研究，并對其技術(shù)應(yīng)用的效益進(jìn)行深入的分析。希望對于BIM技術(shù)在變曲率弧形管道預(yù)制拼裝過程中的應(yīng)用可以有所幫助，為國家經(jīng)濟社會的發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)、變曲率弧形管道;預(yù)制拼裝

1、引言

變曲率弧形管道預(yù)制拼裝是新型機電干線戶型管道施工技術(shù)，主要包括機電工程化預(yù)制、物聯(lián)網(wǎng)、物料追蹤以及BIM技術(shù)等，和工程實際的特點相結(jié)合，和施工管理緊密聯(lián)系。其在實際的工程項目中，有著定位準(zhǔn)確、成型良好的特點，不但能夠提升工程項目施工的有效性，對于工程施工的成本也有著較好的掌控，可以有效的保證施工質(zhì)量。該技術(shù)可以適用于外觀造型較為復(fù)雜、管道走向被建筑形狀約束、小于200mm公稱直徑的變曲率弧形管道的預(yù)制與拼裝，能夠保證其施工一次成優(yōu)，有效的提高弧形管道預(yù)制拼裝的效率，做到不浪費施工材料，項目管理人員能夠按照施工段的劃分，做到提前將施工所需材料的種類以及數(shù)量準(zhǔn)確將材料按施工計劃準(zhǔn)時準(zhǔn)點送達(dá)，能夠提高材料供應(yīng)效率，減輕運輸壓力。

2、技術(shù)特點

（1）精確定位。BIM技術(shù)的建模，可以做到對變曲率弧形管道安裝位置的精準(zhǔn)定位，并且可以實現(xiàn)對管段長度、曲率半徑以及標(biāo)高等的有效確定。（2）成型效果好。變曲率弧形管道預(yù)制拼裝的過程中應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠有效地保證在相同的管道位置實現(xiàn)彎曲弧度的一致性，在保證結(jié)構(gòu)外觀不受破壞的情況下，整體造型更加美觀和諧。（3）質(zhì)量可靠、觀感好。在施工過程中，可以按照管段上的二維碼，實現(xiàn)現(xiàn)場的管道快速組裝，在有效提升施工效率的同時，還對安裝質(zhì)量有著很大程度的提升，有著良好的經(jīng)濟效果。（4）降低施工成本。對比以往的現(xiàn)場制作管道，進(jìn)行工廠集中化預(yù)制可以有效地將切管、壓槽等程序統(tǒng)一起來，利用計算機的自動控制可以實現(xiàn)良好的成型效果，特別是進(jìn)行鍍鋅管道的預(yù)制過程中，務(wù)必要進(jìn)行二次鍍鋅，可以有效地降低成本的投入。

3、BIM技術(shù)在管道預(yù)制中應(yīng)用的技術(shù)原理

按照工程的施工圖紙進(jìn)行BIM模型的三維建模，做好三維模型后進(jìn)行現(xiàn)場放樣，再按照BIM三維模型建立變曲率弧形管道加工料單，將加工料單送到工廠，進(jìn)行批量預(yù)制，以BIM三維參數(shù)化模型節(jié)點參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行加工。對于加工好的預(yù)制管段都要進(jìn)行二維碼編碼，將其進(jìn)行準(zhǔn)確無誤的定位，提高施工效率，以此實現(xiàn)在施工現(xiàn)場的快速組裝，并最終確保工程的施工質(zhì)量，得到良好的感觀。

3.1BIM建模

借助BIM技術(shù)三維軟件，根據(jù)曲率，以相同管長或接頭角度相同的原則計算管道最佳弦長，以達(dá)到管段類型最少，接頭轉(zhuǎn)角類型最少的目的，美觀而又經(jīng)濟;并將各分段管段的系統(tǒng)、管徑、長度、曲率半徑等參數(shù)記錄在模型中，指導(dǎo)管道的加工。解決弧形管道繪制困難、管道預(yù)制弧度難確定，現(xiàn)場安裝定位困難、分節(jié)長度難確定等問題。

3.2工廠化集中加工預(yù)制

應(yīng)用計算機自動控制進(jìn)行彎管的機械加工，將變曲率弧形管道的基本信息導(dǎo)入到計算機系統(tǒng)之中，如此一來，可以做到對管段彎曲弧度的有效控制。由于有些管段需要進(jìn)行煨彎，可以先將壓槽以及坡口等工序提前做好，在管段的兩端需預(yù)留約20厘米的直線段，這樣做能夠在保護(hù)管道口的同時，還可以保證在后期安裝時能夠和管道對口平齊。通過計算機的自動控制功能控制電動彎管機，利用傳動裝置，實現(xiàn)對彎管模具的煨彎。由于鋼管會有一定的彈性形變，所以彎曲時需對其反復(fù)進(jìn)行煨制，直到管道的彎曲弧度達(dá)到設(shè)計的要求之后，關(guān)閉電源。

進(jìn)行管段煨彎的時候，管道彎頭的里側(cè)金屬被壓縮，該位置的管壁由此變厚，而其背面正相反，由于受到拉伸作用，管壁變薄，并且管道的彎曲半徑越小，其彎頭背面的管壁就會受到越嚴(yán)重，彎頭背面的強度也會受到越大的影響。因此為了令管道彎曲之后不會影響到其原本的工作性能，通常對管道彎曲后的管壁進(jìn)行規(guī)定，其管壁的減薄率不可大于15%。

進(jìn)行彎管時，因為在管道彎曲位置的內(nèi)外側(cè)的管壁厚度發(fā)生變化，會導(dǎo)致原來的圓形管道截面變成橢圓形。而斷面形狀發(fā)生變化，會導(dǎo)致管道的過流斷面面積縮小，流體阻力增大，并且對于管道的承受內(nèi)壓力的能力也會有不利的影響。所以通常規(guī)定彎管的橢圓率在管徑150mm時，橢圓率不可超過10%;管徑≤200mm，橢圓率不可超過8%。

除此之外，在進(jìn)行管道彎管的過程中，需要不間斷等對弧度進(jìn)行檢查，并且不斷對各個煨彎點進(jìn)行校核，查看是否滿足尺寸的要求，若是不符合要求，則繼續(xù)進(jìn)行煨彎。在進(jìn)行彎管加工的時候，對接焊口到頂彎點的距離應(yīng)大于等于管徑。焊接管的焊縫需將受控區(qū)避開。預(yù)制彎管時要將每個連接管口預(yù)留出一定的距離，避免由于槽口、卡位以及焊口等造成的偏離太大，而不能符合工程要求，確保每一根彎管的兩端會預(yù)留出能夠符合連接管件安裝的距離。

4、效益分析

4.1經(jīng)濟效益

4.1.1有效節(jié)約人力，降低成本

以往的現(xiàn)場頂彎法全部依靠人力施工，彎管所需越多，則需要耗費的人力也就越大，人力消耗增大必然使得施工成本增加，但若是采用工廠化集中加工預(yù)制，從BIM模型中進(jìn)行優(yōu)化管節(jié)劃分以及角度優(yōu)化，能夠很大程度（下轉(zhuǎn)124頁）（上接122頁）得減少材料的消耗并保證成品效果，可直接導(dǎo)出最終管道曲率半徑及長度等參數(shù)進(jìn)行工廠化集中預(yù)制能夠統(tǒng)一切管、壓槽等工序，很大程度上節(jié)約了人工、材料成本。

4.1.2提升效率，縮短工期

傳統(tǒng)的人工頂彎法，其施工質(zhì)量則由工人技術(shù)和管材質(zhì)量決定，而公認(rèn)的技術(shù)存在較大的波動，并受到多方面影響，采用BIM技術(shù)對變曲率弧形管道進(jìn)行分節(jié)長度、非常規(guī)管節(jié)連接件預(yù)制加工參數(shù)化，指導(dǎo)預(yù)制加工，提高了施工效率，縮短工期。

4.2社會效益

4.2.1管道的彎曲弧度美觀均勻

傳統(tǒng)的人工頂彎法，因為工人的技術(shù)、身體素質(zhì)以及對機械設(shè)備的使用等都有著較大的差別，因此即便是同一批的管道也會在弧度、整體美觀等方面存在很大的差異，將人工頂彎法制備的彎管用于實際工程中，不僅在美觀上不足，在安裝的安全穩(wěn)定性上也無法確保。采用BIM技術(shù)對管道進(jìn)行預(yù)制加工為機械彎管。機械彎管對管道施加的外力均勻，在管材質(zhì)量優(yōu)良的基礎(chǔ)上，彎曲的管道弧度基本上相同，能夠更好的保障其結(jié)構(gòu)弧度造型的美觀。

4.2.2提升公司聲譽

預(yù)制工廠按照BIM技術(shù)生成的加工料單完成集中化大批量預(yù)制，做到以BIM三維模型指導(dǎo)施工。不僅充分體現(xiàn)企業(yè)管理水平以及施工能力的先進(jìn)性，贏得了業(yè)主一致好評，同時也是企業(yè)BIM技術(shù)運用的巨大進(jìn)步，有效地推動了企業(yè)BIM技術(shù)運用的快速發(fā)展，令企業(yè)在社會上有效的提升自身聲譽。

結(jié)語：

基于BIM技術(shù)的變曲率弧形管道預(yù)制拼裝在實際的工程應(yīng)用之中，有著極為優(yōu)秀的效果，其產(chǎn)生的效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工頂彎法。其操作簡單方便，減少工期，降低成本，提升工程安裝的美觀性，并且有著成型效果好，施工質(zhì)量高、定位準(zhǔn)確，提升施工效率的優(yōu)勢，不僅有著良好的社會效益，也有著極好的經(jīng)濟效益，是推動我國建筑行業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)之一。

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作者簡介：

胡貝（1993-），女，湖北武漢人，研究生，主要從事建筑與土木工程。