1、2023年第3期中图分类号：TQ172.6文献标志码：B文章编号：1007-0389（2023）03-70-03【DOI】10.13697/ki.32-1449/tu.2023.03.026BIM技术在水泥工程防排烟系统设计中的应用刘宏福，高强权，周惠中国中材国际工程股份有限公司（南京），江苏 南京 211100摘要：防排烟系统在建筑消防安全中发挥关键作用，随着BIM技术在水泥行业的应用，其三维模型的可视化给设计带来了巨大的优势。为更好适应防排烟系统设计的变化并满足审图的要求，本文结合使用广联达防排烟系统计算和BIMSpace机电软件，以某水泥厂中控化验楼防排烟系统三维设计为例，探索如何简化防
2、排烟系统在水泥工厂车间从计算到三维建模出图的设计全过程，为水泥工厂数字化设计探索提供借鉴。关键词：防排烟系统；BIM技术；三维模型；三维设计The application of BIM technology in the design of smoke control and exhaust systems in cement engineeringLiu Hongfu，Gao Qiangquan，Zhou HuiChina National Materials Corporation（Nanjing），Nanjing 211100，ChinaAbstract:The smoke preven
3、tion and exhausting system plays a key role in building fire safety.With the application of BIM in the cement industry，the visualization of 3D models brings huge advantages to the design.In order to better adapt to the changes of the designand meet the requirements of vetting，the author uses Glodon
4、calculation software for smoke prevention and exhausting and BIMSpacein combination and takes the design of a smoke prevention and exhausting system used in a centralized controlled laboratory in a cement factory as an example to explore how to simplify the whole designing process from the calculati
5、on，3D modeling to drawing of thesmoke prevention and exhausting system in the cement factory workshop.Such conclusion are encouraged to be adapted in the digitaldesign in the cement industry.Key words:smoke prevention and exhausting system；BIM；3D model；3D design0前言对于建筑消防安全来说，建筑暖通空调的防排烟系统至关重要。但是，在实际操
6、作中，该设计过程往往存在着一些问题，包括：自然排烟外窗设计不合理、防排烟系统风机设置不合理以及风机选择不满足系统要求等问题。笔者认为，如果想要改进防排烟系统的设计，设计人员在熟练掌握相关规范条文的基础上，还需要利用成熟的计算三维建模软件。近年来，BIM技术在工程设计中占据着越来越重要的地位，成为了行业探索和发展的方向。其中Autodesk Revit是建筑三维设计中用到的一款主流设计软件，在民用及工业建筑设计中被广泛应用，本文介绍的设计方法采用广联达防排烟系统计算软件和基于此软件开发的BIMSpace机电软件进行防排烟系统的设计，在一定程度上简化了设计流程，避免了部分设计问题，并可更加直观地查
7、找问题，建立三维模型，参与施工。Revit中的工作集可以使各专业的设计工作协同开展，每个专业建立工作集后，可以与其他专业同步开展设计任务，过程中灵活运用视图可见性等功能，控制其他专业模型的显隐性，以减少模型视图干扰；根据需要进行碰撞检查，强化各专业间设计信息交流，减少各专业间的碰撞冲突问题，以达到提高工作效率和设计精度的目的。本文采用Autodesk Revit进行暖通防排烟系统的三维设计，借助广联达防排烟系统计算软件和BIMSpace机电设计软件，以某水泥厂中控化验楼为例，采用工作集协同设计方式对防排烟系统三维设计过程进行介绍，该过程具有操作简单，设计高效等优点。图1车间建模完成后的三维模型
8、1防排烟系统的设计在水泥厂工艺设计中，需要暖通专业进行防排烟系统设计的建筑主要是在厂前区及辅助生产车间如中控化验楼，销售楼，食堂宿舍等，一般为多层建智能管理刘宏福，等：BIM技术在水泥工程防排烟系统设计中的应用-702023年第3期筑，设计高度小于24 m。本文所介绍水泥工程项目的中控化验楼为集中央控制室、化验室、办公室与会议室一体的四层综合楼，建筑物高度为23 m。根据规范要求，其防排烟系统设计可考虑自然排烟和机械排烟两种方式，该单体的防排烟系统设计需考虑如下因素：自然排烟外窗设计是否合理；防排烟系统风机设置是否合理；风机选择是否满足系统要求；配电设施是否齐全、规范；排烟阀和防火阀配置是否合
9、理；一次施工图系统设计是否考虑后期二次精装深化；是否明晰构造结构；需要注意与其他专业的协调配合细节1。1.1计算过程与通风空调系统水力计算相比，排烟系统水力计算具有以下特性：首先，排烟系统的排烟口根据各防烟分区的烟感信号而开启，而通风空调系统的各个送、排风口同时开启；其次，排烟系统中排烟风机的风量需要考虑一个排烟系统负担多个防烟分区、漏风率高等因素，是按最大防烟分区排烟量及漏风率确定的2，3，并不是各防烟分区排烟量之和，而通风空调系统的送、排风口风量为各分区风量的总和。因此，设计人员要重视排烟系统水力计算特性。在工程设计中，对于消防排烟风机类型的选用并没有特殊的要求，通常选用耐高温的离心式或轴
10、流式风机，保证能在280 环境中连续工作30 min即可24。某水泥厂中控化验楼防排烟系统的机械排烟部分计算过程为：（1）防烟分区风量的计算：依据规范条文，根据建筑防火分区的划分，确定各个防火分区中防烟分区的参数信息，其中包含各个分区的风量和风速、排烟口的数量、风速和风量等。（2）风管尺寸的确定采用暖通红宝书中的推荐流速法，以不超过规范推荐的最大流速选用矩形风管的尺寸5。（3）根据风管尺寸的大小，计算在当前风速下的沿程阻力和局部阻力，计算出气流的最远端，即最不利支路的阻力，根据最大支路阻力选择风机扬程，风机的风量则需根据规范考虑0.2倍漏风系数。采用上述过程可进行手工计算，而在广联达防排烟系统
11、计算和BIMSpace机电软件已集成了相关规范和计算方法，可以在正向设计的过程中根据需要实时调整，软件动态显示调整结果，极大地简化了设计过程，下面对初步选型和软件计算进行介绍。1.2初步选型某水泥厂中控化验楼的模型一层平面视图见图2所示。图2某水泥厂中控化验楼模型一层平面视图暖通专业接受建筑专业的三维提资模型，根据建筑专业模型平面图纸提供的信息，该项目中控化验楼每层各有一个防火分区，依据 建筑防烟排烟系统技术标准 GB512512017中的规范条文，对防排烟系统风管系统进行初步选型计算如下：一层走道防烟分区面积115.2m，净高3.6m，计算排烟量为 115.260=6 912 m/h，最小清
12、晰度 1.96m，储烟仓厚度 0.5m，单个排烟口最大允许排烟量20900m/h；二层走道防烟分区面积115.20m，净高3.30m，计算 排 烟 量 为 115.2 60=6 912 m/h，最 小 清 晰 度1.930m，储烟仓厚度 0.50m，单个排烟口最大允许排烟量209000m/h；三层走道防烟分区面积64.80m，净高3.90m，计算 排 烟 量 为 64.8 60=308880m/h，最 小 清 晰 度1.990m，储烟仓厚度 0.50m，单个排烟口最大允许排烟量209000m/h；四层走道防烟分区面积115.20m，净高3.00m，计算 排 烟 量 为 115.2 60=609
13、120m/h，最 小 清 晰 度1.50m，储烟仓厚度0.50m，单个排烟口最大允许排烟量209000m/h；排 烟 风 机 风 量 为 1300000m/h，选 型 风 量 为1601940m/h（取1.2安全系数）。计算结果见表1。表1某水泥厂中控化验楼防排烟系统风管初步选型分区防火分区一防火分区二防火分区三防火分区四防烟分区一防烟分区二防烟分区三防烟分区三面积/m2115.2115.264.8115.2层高/m3.63.33.93.0排烟量/（m3h-1）13 00013 00013 00013 0001.3软件计算根据建筑物信息，设置计算参数，并利用广联达防排烟系统计算软件进行防排烟系
14、统计算见图3。软件计算结果与人工计算结果一致，由此可见，通过软件计算防排烟系统设计要求，过程可靠，计算智能管理刘宏福，等：BIM技术在水泥工程防排烟系统设计中的应用-712023年第3期效率提高，并能快速生成满足审图要求的防排烟系统设计计算书。图3某水泥厂中控化验楼防排烟系统软件计算结果根据规范中条文和示意图（见图4），确定系统结构，可以进行下一步的模型绘制。图4排烟系统示意图1.4三维建模根据上述计算结果，利用基于 Revit 的广联达BIMSpace机电二次开发三维建模工具，进行风管、风口以及阀门等设备的三维布置和连接。在广联达BIMSpace中，可自动完成风速和比摩阻的计算，结合绘制工具
15、可快速的绘制满足计算要的风管系统，并能自动标注且便于修改；系统主风管绘制完毕后，进行风口布置；利用该软件可完成风口与风管、水平风管与竖向风管等快速连接；完成上述建模后，再根据规范，将防火阀和排烟风机布置到系统中即可，见图5，6。通过上述操作，完成系统的初步三维建模，再利用BIMSpace机电软件进行风管的水力校核计算，根据计算：调整初步三维建模的风管管径和风口大小，并以最不利支路压降和风量为依据选择风机。绘制完成后的风管三维模型见图7。1.5标注提资完成风管系统三维建模后，为满足专业的提资及安装标注的要求，需对模型进行二维标注。标注阶段，可借助广联达BIMSpace软件中的风口风管阀门设备标注
16、，在平面图中标注已经绘制好的模型，该项目中控化验楼防排烟系统正向设计完毕，后续只需根据建筑结构查反更新图纸，增加说明修改出图即可。图5三维建模菜单示意图图6排烟系统风管水利计算图7某水泥厂中控化验楼防排烟系统三维模型2三维设计的优势本文所介绍某水泥厂中控化验楼利用BIM技术在暖通专业中进行防排烟系统的三维设计，不只是在设计阶段给设计人员提供便利，提高了设计效率，在施工阶段更是带来了巨大的经济效益，施工现场反馈积极，主要表现在以下方面：（1）直观展现效果。由于传统二维设计绘制的（下转第84页）智能管理刘宏福，等：BIM技术在水泥工程防排烟系统设计中的应用-722023年第3期正常水位，已形成连续防渗帷幕。（2）帷幕完成后，矿区北侧西段帷幕治理范围涌水量减少70%以上，地表塌陷的范围、频次和危害程度也得以大幅度减少。5结论（1）根据江西安福南方石灰石矿矿山岩溶涌水和地表塌陷现象，在传统帷幕灌浆基础上提出了可控复合膏浆高压脉动注浆技术，总结了一套成熟的施工工艺。实际应用表明，在涌水治理区成功堵水70%以上，大幅减少了地表塌陷的范围、频次和危害程度，取得了良好的治理效果。（2）针对溶洞充填灌浆