BIM应用 | BIM技术在医院建筑抗震支吊架设计中的应用

一、抗震支吊架相关概念介绍

抗震支吊架 是指用于支承水管、风管、桥架等机电管线设备并提供抗震支撑的支吊架产品。依据GB50981-2014《建筑机电工程抗震设计规范》，其定义为：与建筑结构体牢固连接，以地震力为主要荷载的抗震支撑设施。由锚固体、加固吊杆、抗震连接构件及抗震斜撑组成。其示意图如下所示：

门型抗震支吊架示意图

▼哪些地方需要使用抗震支吊架？
依据GB50981-2014《建筑机电工程抗震设计规范》：
第1.0.4条（强条）规定抗震设计烈度为6度及6度以上地区的建筑机电工程必须进行抗震设计。
第3.1.6条条文说明规定了需进行抗震设防的内容：①悬吊管道中重力大于1.8kN的设备；②DN65以上的生活给水、消防管道系统；③矩形截面面积大于等于0.38㎡和圆形直径大于等于0.7m的风管系统；④对于内径大于等于60mm的电气配管及重力大于等于150N/m的电缆梯架、电缆槽盒、母线槽。
第3.1.8条规定穿过隔震层的建筑机电工程程管道应采用柔性连接或其他方式，并应在隔震层两侧设置抗震支架。
第4.1.2.1条规定8度、9度地区的高层建筑的给水、排水立管直线长度大于50m时，宜采取抗震动措施；直线长度大于100m时，应采取抗震动措施。
第4.1.2.3条规定需要设防的室内给水、热水以及消防管道管径大于或等于DN65的水平管道，当其采用吊架、支架或托架固定时，应按要求设置抗震支承。
第5.1.2.4条规定锅炉房、制冷机房、热交换站内的管道应有可靠的侧向和纵向抗震支撑。多根管道共用支吊架或管径大于等于300mm的单根管道支吊架，宜采用门型抗震支吊架。
第5.1.3.3条规定矩形截面面积大于等于0.38㎡和圆形直径大于等于0.70m的风道可采用抗震支吊架。
第5.1.4条（强条）规定防排烟风道、事故通风风道及相关设备应采用抗震支吊架。
第5.1.5.4条规定重力大于1.8kN的空调机组、风机等设备不宜采用吊装安装。当必须采用吊装时，应避免设在人员活动和疏散通道位置的上方，但应设置抗震支吊架。
第6.1.1条规定内径大于或等于25mm的燃气管道应进行抗震设计，管道抗震支吊架的设置应符合规定。
第6.2.8条规定在建筑高度大于50m的建筑物内，燃气管道应根据建筑抗震要求，在适当的间隔设置抗震支撑。
第7.1.2条规定内径不小于60mm的电气配管及重力不小于150N/m的电缆梯架、电缆槽盒、母线槽均应进行抗震设防。
▼抗震支吊架的相关设计依据：
《建筑机电工程抗震设计规范》GB 50981-2014
《建筑机电设备抗震支吊架通用技术条件》CJ/T 476-2015
《抗震支吊架安装及验收规程》CECS 420:2015
《建筑电气设施抗震安装》17T206
《地铁工程抗震支吊架设计与安装》16D707-1

二、基于BIM技术的抗震支吊架设计

▼BIM技术在抗震支吊架设计中的作用：
由于抗震支吊架的安装基于建筑的机电系统，而机电系统的设备管线错综复杂、设计图纸信息不充分，以及其对建筑物的主体结构依赖性强，所以往往存在后续安装时安装难度大、安装空间浪费等问题。通过运用BIM技术，使得抗震支吊架的深化设计能实现真正意义上的与周围空间环境的精确匹配，减少现场不必要的管线碰撞问题，并节约管线与抗震支吊架材料、增加建筑净空间和提高抗震支吊架安装的合理性。
▼基于BIM的医院建筑抗震支吊架设计流程：
医院建筑抗震支吊架的设计流程可按照建筑结构特点分析、管线综合排布、抗震支吊架布置、确定角度调整系数、确定抗震支吊架间距、管道设施构建抗震验算的顺序进行。

首先，对建筑结构进行空间分析、强度分析以及抗震支吊架与相关建筑结构连接方式的分析：

其次进行管线综合排布和抗震支吊架布置：

然后，确定抗震斜撑角度调整系数k，进而确定抗震支吊架排布间距。其中，当斜撑垂直长度与水平长度比为1.00 时，调整系数k取1.00; 当斜撑垂直长度与水平长度比小于或等于1.50 时，调整系数取1.67; 当斜撑垂直长度与水平长度比小于或等于2.00 时，调整系数取2.33。

下表适用于给排水、喷淋、消防系统、电缆桥架、槽盒等的抗震支吊架排布间距：

(注：表中数据为新建工程刚性连接金属构件抗震支吊架间距，柔性连接的金属构件、非金属及复合材料构件间距减半。)

下表适用于通风与防排烟系统的抗震支吊架排布间距计算：

(注：表中数据为新建工程刚性连接金属构件抗震支吊架间距，普通非金属材质风管间距减半。)

最后，进行管道设施构建抗震验算并出具抗震支吊架计算书：

三、医院典型区域抗震支吊架设计成果展示

▼传统管道综合技术应对抗震支吊架的思路及原则：
应合理的将机电管线分配若干部分；
各部分之间应该预留斜撑及检修空间；
合理布置不需要设置抗震支吊架的管线，使其对应设管线影响最小；
走廊宽度小于2m的走道不考虑设置抗震支吊架。
▼运用BIM技术对医院典型区域的抗震支吊架设计部分成果展示：


医疗主街：

病房走廊：

静脉配置中心：

消防水泵机房：

海水源热泵机房：

四、相关设计成果表达及输出

最后，我们需要将设计成果输出与展示，这部分工作具体涉及到抗震支吊架的命名，相关设计软件的出图以及工程量统计。

支吊架命名规则

Revit出图

CAD出图

工程量统计

文章来源：医建云

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