SCI论文（www.lunwensci.com）
摘要： 随着大型公建项目日益增多， 系统和供能的不断完善和提升， 必然导致电力负荷的增大， 电线电缆的数量增多。如何在狭 小的配电房内合理合规地布置好设备及电缆沟内的所有电缆成为施工企业的一大技术难题， 电缆沟支架的设置及电缆的排布能一 次成优的项目少之又少。虽然 BIM 技术在近十来年对机电安装的精细化策划推动较大， 由于 BIM 软件的功能局限性， 在配电房电 缆沟的电缆敷设方面的应用却很少， 应用 BIM 技术特意针对配电房施工问题进行了三维建模及电缆敷设模拟排布， 有效解决了电 缆敷设的各种问题， 复核了电缆槽盒的电缆容量， 优化了电梯梯架及槽盒的配置， 精准了电缆用量， 精细化了电缆沟的电缆排布， 优化了电缆路由， 便于检修， 节约了成本， 具有很强的推广应用价值。
关键词：BIM 技术,机电创优,配电房,电缆沟优化设计
Application of Excellent Construction of Power Distribution Room Based on BIM Technology
Yang Yiou， Chen Jie， Cai Da， Li Yaqian
(Wuhan Construction Engineering Group Co., Ltd., Wuhan 430023. China)
Abstract: With the increasing number of large-scale public construction projects, the continuous improvement and promotion of the system and energy supply inevitably lead to the increase of power load and the number of wires and cables . How to reasonably and legally arrange the equipment and all cables in the cable trench in the narrow power distribution room has become a major technical problem for the construction enterprise. There are few projects that can optimize the setting of cable trench supports and cable layout at one time . Although BIM technology greatly promoted the refined planning of mechanical and electrical installation in the past decade, due to the functional limitations of BIM software, it was rarely used in the cable laying of the cable trench in the power distribution room . The BIM technology was used to carry out 3D modeling and cable laying simulation layout specifically for the construction problems of the power distribution room, effectively solving various problems of cable laying, reviewing the cable capacity of the cable tray box, and optimizing the configuration of the elevator ladder and tray box . It accurated cable consumption, refined cable layout of cable trench, optimized cable routing, facilitated maintenance, saved costs. It has strong promotion and application value.
Key words: BIM technology; electromechanical excellence; power distribution room; optimal design of cable trench
0 引言
随着大型公共建筑项目的日益增多， 机电安装系统 的逐步升级和完善， 系统用电回路及负荷也在逐步加大， 配电房及电线电缆的数量也在增加。由于甲方对公共区 域价值的无限追求， 在设计配电房及电井的空间时， 往 往无底线的进行压缩和限制， 必然导致机房空间的狭小 和拥挤， 电缆沟的设计往往也是传统的尺寸， 如果前期 没有进行精细的计算和策划， 进出配电房的梯架及槽盒 经常出现超容量的情况， 而且电缆沟的电缆很容易出现 扎堆、拖地、排布凌乱等情况， 严重影响了施工质量及 观感， 对后期维保和检修也是造成很大的困难， 而且存 在一定的安全隐患。如何优化配电房的电气线路及施工 工艺等， 便成为各大施工企业的一大技术难题， 各大行业标杆企业也在配电房及电缆施工中引进了不少的新技 术和新工艺， 业产生了不少的技术创新成果。
BIM 技术在建筑设计及施工策划方案中的应用已经 逐步成熟， 对机电管线的综合布局、碰撞检查、方案漫 游演示、支吊架设计、预制装配式安装等方面都取得了不 少的成绩。但在建筑电气中常常只能策划和展示电线电缆 槽盒的模型， 对电缆的路由及敷设情况极少提及和展示。 导致对电缆敷设的路由和长度的策划指导意义不足[1]。
针对BIM 技术在配电房施工策划方面的不足， 采取了 一系列的BIM 精细化策划方案， 解决配电房施工质量问题。 1 配电房精细化电缆路由 BIM 模型根据配电房 BIM 策划需求， 通过新建电缆及电缆沟 支架模型族库或采用其他 BIM 插件完成了配电房电缆的敷设 BIM 模拟 (图1)， 根据现场情况进行测量， 如实绘 制电缆沟支架及电缆敷设情况， 实现了配电房精细化策 划的核心功能问题。解决了如下问题。
( 1) 槽盒及电缆路由不合理
由于大型公共建筑项目的负荷较大， 电缆型号及数 量都非常庞大， 设计师在满足设计规范的情况下容易忽 视电缆的弯曲半径及槽盒的容量及路由问题， 部分策划 不足的项目很容易导致槽盒满载， 甚至槽盒盖板都无法 装上、电缆沟内电缆交错杂乱、拖地、给后期维保和检 修带来很大的麻烦。
通过精细化的 BIM 模型可以提前发现电缆敷设中的 问题， 如槽盒内电缆满载， 电缆沟支架超负荷导致拥挤 杂乱等， 然后优化电缆路由问题， 在不改变电缆总体长 度的情况下， 让电缆从配电房电缆沟的两端分别进入电 缆沟， 让电缆沟内的电缆均匀且有层次， 即方便施工也方 便检修， 避免了一端过于密集， 一端又过于稀少的局面[2]。
( 2) 槽盒及梯架内电缆容量超标
根据槽盒及电缆敷设的相关技术规程， 槽盒及梯架 内的电缆填充率不能超过 50%， 但施工现场很容易出现 满载的情况， 甚至需要用槽盒当盖板反扣才能装下， 如 果前期能进行槽盒及梯架的填充率计算或 BIM 三维仿真， 根据电缆的实际外径尺寸， 在槽盒及梯架内进行模拟排 布， 就可以解决超容量的问题 (图 2)。运用 BIM 软件进行槽盒及梯架内的电缆敷设模拟， 以检查电缆填充率， BIM 模拟应无限接近施工实际情况， 由于电缆的弯曲问题， 导致电缆与电缆之间不可避免的 留有有空隙， 且应遵循大电缆在下， 小电缆在上的原则，均匀敷设， 且电缆分层不易超过两层。电缆敷设过密容 易导致电缆使用过程中的散热问题， 容易导致安全隐患， 增大风险。
当槽盒及梯架内的电缆容量确实超标后， 可以及时 跟建设方联系， 要求设计方调整方案， 改用大型号的槽 盒及梯架， 或增加槽盒梯架数量。保证工程设计满足规 范要求， 便于规范化施工和保证工程质量。提前发现问 题， 提前完成优化方案调整， 可以有效地避免不必要的 拆改和整改造成的工期及费用的浪费。也是工程创优策 划的基本要求。
( 3) 电缆损耗问题
未经过精细策划的配电房施工管理无法准确计算电 缆的精细路由， 直接导致电缆用量的计算误差及计算错 误不在可控范围， 而且配电房电缆的型号较大， 单价也 是最贵的， 损失也是巨大的[3]。反之， 如果计算电缆的 用量过于保守， 电缆长度比实际用量短， 造成施工中断， 而且还需要进行二次补货、更换电缆、或做电缆接头等， 必然造成更大的工期浪费及材料浪费， 而且大型号电缆 做电缆接头必然会增加电缆高负荷运行的风险。
配电房采用精细化的 BIM 建模， 精准的模拟所有型 号电缆的路径， 加上部分预留量和波形系数。可以将电 缆的用量及损耗控制在非常精准的范围， 精细化的电缆 BIM 策划管理， 必然赢来电缆成本的精准控制。是项目 成本控制和盈利的有利保障。
2 配电房精细化电缆沟 BIM 方案
( 1) 电缆沟支架设置及电缆排布问题
传统的电缆敷设方式按系统图及平面图的电缆序号 依次敷设， 或根据现场的电缆情况就近敷设。很容易导 致梯架及槽盒、电缆沟内的电缆排序随意， 由于电缆大 小不同弯曲半径也不一样， 最终形成电缆沟内电缆型号 混乱， 错综复杂， 严重影响施工质量及检修问题， 整体 观感也差[4]。
根据规范及图集要求， 结合电缆沟内电缆的数量及 型号情况， 制作清单， 并规划电缆沟内的支架排布， 进 行 BIM 三维模拟， 要求排布清晰， 施工合规， 方便检修。 根据电缆沟支架及电缆排布方案优化， 针对电缆量较大 的情况， 最优选择双边支架， 交错排布的方案， 最大限 度的方便于施工人员和检修人员行走， 电缆在电缆沟支 架上的排布也必须遵循大电缆在最底层， 中间型号电缆 在中间层， 小型号电缆在最上层支架的先后顺序原则， 即方便施工， 也方便检修， 如图 3 所示， 层次分明。
( 2) 电缆沟弧形阳角创优设计
传统的设计及施工方法都是采用条形电缆沟及直角 弯， 这种设计不利于数量庞大电缆的拐弯及固定， 加上大 直径电缆的弯曲半径非常大， 在狭小的电缆沟内无法实现其弯曲半径， 如图 4 (a) 所示， 大型号电缆根据弯曲半 径，很容易占满整个弯曲的直角支架位置和平层空间，要 全部排满， 必然导致电缆折损或排布凌乱。给工程施工质 量和安全带来不利因素，而且观感也非常不好。因弯曲半 径不合理和排布凌乱同时还会导致后期运维的各种困难和 隐患[5]。
针对此问题， 优化了电缆沟形式， 选择了弧形电缆 沟阳角方式。根据最大电缆型号的弯曲半径要求， 无法 敷设其他电缆; 如图 4 (b) 所示根据电缆的大小型号， 选择电缆型号中规格较大， 且数量较多的电缆型号， 根 据其弯曲半径来确定电缆沟结构阳角的消减的半径， 保 证所有电缆都能满足弯曲半径的要求; 按 CAD 设计调整 电缆沟阳角为弧形阳角，并调整支架的位置;按照大电缆 型号在外侧，小型号电缆在内侧的原则，最大限度地节省 空间， 在较小的消减范围内排布下所有电缆[6]。
采用此方案， 优化了电缆沟结构形式， 只是对电缆 沟阳角做了轻微调整， 不影响电缆沟结构受力情况， 但 成功解决了电缆沟阳角对电缆弯曲半径的影响， 让全部 电缆能够在合规的弯曲半径内通过支架宽度仅为 300 ~ 400 mm 宽的电缆沟拐弯点， 电缆排布更加清晰、自然。 便于后期调试、检修， 节省了后期维护成本和风险。
每一个拐弯处都节省了电缆的长度， 避免了电缆的 小角度折损， 避免了电缆因弯曲半径不同导致的电缆相 互覆盖和叠压等情况， 能提高电缆敷设效率和质量， 减 少电缆损伤， 大大减小了电缆的折损的风险隐患， 在提 高施工效率和施工质量的同时还节省了电缆的采购成本。 在配电房电缆沟内的应用价值非常显著， 得到甲方及设 计、监理的高度认可， 具有很大的推广应用价值。
3 结束语
配电房及电气间、空调机房、消防泵房等机房是机 电安装系统的核心区域， 管线复杂， 电缆型号及数量较 大， 设备密集， 能源复核大、工程造价高， 也是机电系 统长期平稳运行的保障。
精细化的 BIM 策划， 能有效优化槽盒及电缆进入配 电房的路由， 防止路线单一， 槽盒及梯架内电缆超载影 响施工质量， 甚至留下安全隐患[7]。同时， 电缆沟的施 工策划也是至关重要的环节， 理顺电缆沟内的电缆数量 及分布情况， 提前进行 BIM 建模及 CAD 剖面交底， 能有 效优化电缆在沟内的均匀敷设， 避免粗细混乱， 交错盘 绕的场面， 即利于施工， 也利于后期的检修及运维。
在工期和工程造价方面， 精细的 BIM 策划， 既能节 省工期， 避免方案问题导致施工进度问题， 也能避免不 必要的拆改。同时还能精准地控制电线电缆用量， 最大 限度的节约成本， 避免浪费， 创造利润和价值。
经过精细BIM 策划的配电房工程必然诞生精品的作品， 为工程创优打下扎实的基础。同时也能提升建筑施工企业 的信誉和口碑。起到模范带头作用，引领和促进建筑行业 向着更加精细化、绿色、节能、低碳、环保的方向发展[8]。
参考文献：
[1] 李韦强 .BIM技术在电力工程中的应用[J].科学导报,2018(27):340.
[2] 张儒蕤 .BIM 技术在建筑电气设计中的应用[J]. 中国科技博览, 2017(33):164.
[3]卢凤霞, 张冰 . 基于 BIM 技术的电力工程造价管理研究[J]. 江西 建材,2017(24):242-243.
[4] 周宝春 .BIM 技术在电力工程施工管理中的应用分析[J]. 科技 经济导刊,2017(36):166.
[5] 翁旭峰, 刘凌, 陈麒 .BIM 技术在厂区电缆工程中的应用[J]. 电 力与能源,2019(12):786-788.
[6] 王西林 . 电缆桥架安装工程质量控制[J]. 建筑工程,2013(10)69-70.
[7] 于红亮 .BIM 技术在建筑电气设计中的应用与发展[J]. 工程建 设标准化,2015(3):207.
[8] 李志鹏 . 试论 BIM在建筑电气设计中的应用[J]. 科技创新与应 用,2017(11):253-254.
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！
文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/ligonglunwen/57725.html
