應用三維制圖技術綜合布置機電管線

□文/王惠桐 宗緒堂

□宗緒堂/中國建筑第八工程局有限公司天津分公司。

應用三維制圖技術綜合布置機電管線

□文/王惠桐 宗緒堂

天津市南開醫(yī)院擴建工程機電施工中，為有效解決各機電專業(yè)管線交叉沖突，合理安排施工順序，應用三維制圖技術繪制了三維仿真模型，直觀、清晰地解決了合理布置各大型設備及管線的難題，提高了工作效率，降低了施工成本，總結出一套可靠實用的綜合施工技術。

三維制圖；綜合布置；機電管線

隨著現(xiàn)代公共建筑功能的增加，各種高新技術不斷應用于建筑中，機電工程所涉及的專業(yè)內(nèi)容逐漸增多，機電安裝不再是將設備安裝好、管線連接好。如何在有限的空間內(nèi)合理地布置各種設備和管道，盡最大限度地節(jié)約出可用空間，增強建筑物的美感，成為施工中需要解決的關鍵問題之一。

機電施工中所用的二維圖紙反映的實體比較抽象，缺乏直觀的實物視覺效果；又因為各設計專業(yè)自成系統(tǒng)，獨立性較強，所以在設計、施工過程中很難進行有效溝通，以至在施工過程凸顯設備和管線布局不合理等問題，浪費大量的人力、物力。采用三維制圖技術對建筑物標準層、設備機房等關鍵部位建立三維仿真模型，多專業(yè)管線排布實現(xiàn)可視化、立體化，便于各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)和溝通，是解決上述弊端的有效方法。

1 三維制圖技術簡述

機電工程管線三維制圖技術是以二維平面設計圖為依據(jù)，按照實際比例，通過三維技術建立建筑結構、機電管線和大型設備等模型，利用三維技術的繪圖、視檢等工具對模型中各專業(yè)管線和設備進行綜合排布及優(yōu)化，結合傳統(tǒng)施工經(jīng)驗，消除施工過程中不確定因素的影響，最終實現(xiàn)施工全過程的立體化、可視化管理，加強施工過程的預控能力，有效指導施工。

2 工程實例

2.1 工程概況

天津市南開醫(yī)院擴建工程總占地面積約11500 m2，總建筑面積約 83080m2，分為 A、B、C、D共 4個分區(qū)，主樓A、B區(qū)地下1層，地上16層，局部17層，高度77.4m，剪框結構；C區(qū)裙房地下1層，地上3層；D區(qū)裙房地下1層，地上4層。該工程機電各專業(yè)管線布置密集且施工環(huán)境比較復雜，施工難度大。

2.2 綜合管線的設計原則

綜合管線主要包括給排水專業(yè)管線、空調(diào)通風專業(yè)管線及電氣專業(yè)管線。給排水管線主要包括給水管，又分高區(qū)、低區(qū)、裙房給水管；熱水管，又分高區(qū)、低區(qū)、裙房熱水管；排水管、雨水管、消防栓給水管、噴淋管以及中水管等?？照{(diào)通風管線主要包括空調(diào)風管、平時送回風管、消防排煙管、空調(diào)冷凍水管、冷凝水管以及冷卻水管等。由于電氣專業(yè)管線占用空間較少，因此在設計綜合管線時只是將動力、照明、弱電等配電橋架納入設計范圍。

以各相關專業(yè)提供的圖紙及國家規(guī)范作為機電專業(yè)管線綜合的設計依據(jù)，各種管線的平面排列及標高設計相互發(fā)生沖突時，先按以下原則處理。

1）壓力管道讓無壓(自流）管道；

2）可彎管道讓不可彎管道；

3）小管徑管道讓大管徑管道；

4）冷水管道讓熱水管道。

2.3 標準層三維設計與優(yōu)化

南開醫(yī)院擴建工程A、B區(qū)6層以上是住院部，為標準層?？紤]病房的實用性、舒適性，要求房間吊頂標高2.8m，患者走廊吊頂標高2.6m，寬2.75m。根據(jù)建筑圖和結構圖按1∶1繪制標準層三維建筑仿真模型，詳細了解走廊中主梁位置、梁底及吊頂標高，以便確定安裝各管線所需的實際空間。

標準層中患者走廊機電管線包括空調(diào)冷凝水管、新風道、排煙風道、消防噴淋管及強弱電橋架。由于走廊空間小、管線多，為保證走廊高度和工程觀感，該區(qū)域管線綜合布置是三維設計的重點。

根據(jù)各專業(yè)設計圖紙,在三維模型中繪出管線；查看各專業(yè)管線之間是否有交叉碰撞等現(xiàn)象；最后綜合考慮各專業(yè)管線功能，綜合支架、施工順序、橋架穿線、檢修等情況確定走廊中各管線標高及間距。表1為走廊內(nèi)各專業(yè)管線構成情況，圖1為按原專業(yè)設計圖紙繪制出三維管線排布出現(xiàn)的管線交叉等影響施工的情況。

表1 患者走廊內(nèi)各專業(yè)主管線構成情況

根據(jù)三維模型中反映出管線交叉沖突情況，綜合考慮施工順序及后續(xù)檢修情況并根據(jù)規(guī)范對于局部管線復雜、施工空間有限的部位，優(yōu)化各管線的路由與標高，使各專業(yè)管線均得到合理的布置，消除管線交叉沖突的現(xiàn)象，便于后續(xù)施工及檢修。見圖2。

2.4 制冷機房三維設計與優(yōu)化

制冷機房是本工程的另一項施工難點，機房有4臺制冷機組、5臺空調(diào)冷凍水循環(huán)泵、5臺冷卻水循環(huán)泵、15臺配電柜等設備與大型管道，其中空調(diào)冷凍水、冷卻水主管道管徑較大（螺旋焊縫鋼管，DN300～400 mm）。制冷機房空間有限且結構不規(guī)則，布置設備管線難度很大。先依據(jù)設備廠家給定的設備型號尺寸、各專業(yè)圖紙建立機房的三維模型；再綜合考慮現(xiàn)場施工條件，通過檢視窗口綜合考慮管線路由標高及機房的整體感觀效果，在原基礎上進行調(diào)整、優(yōu)化；最后將修改后的結果反饋回三維模型中，檢驗其效果，確定各專業(yè)設備的相對位置及管線路由標高。圖3為制冷機房的三維模型。

由圖3可以看出制冷機房空間有限，大型設備與管線相對集中，按照規(guī)范要求對制冷機房進行深化設計僅靠二維圖紙很難完成。在二維圖紙基礎上，利用三維制圖技術1∶1比例繪制出機房的三維模型，使其內(nèi)部各專業(yè)設備及管線可視化、具體化，便于各專業(yè)設計及施工人員協(xié)調(diào)與溝通，綜合考慮各專業(yè)施工情況，使機房內(nèi)的設備和管線得到合理布置，減少了施工過程中的返工次數(shù)，節(jié)約了材料和人工成本。

3 結論

當前的建筑工程中機電專業(yè)日趨復雜，為總承包管理提出了更高要求。三維制圖技術應用于機電總包管理過程中，可以使抽象實物具體化，實現(xiàn)可視化管理，使各專業(yè)人員之間有效地協(xié)調(diào)和溝通，便于工程技術人員在施工過程中進行動態(tài)控制，提高施工質(zhì)量。通過實際證明，三維制圖技術實用、有效，為綜合排布機電管線提出新思路、新方法。

TU85

C

1008-3197（2011）03-18-02

2011-01-06

王惠桐/男，1982年出生，碩士，工程師，中國建筑第八工程局有限公司天津分公司，從事工程技術管理工作。

□宗緒堂/中國建筑第八工程局有限公司天津分公司。