裝配式建筑機電深化設計

郭向陽

（廣州機施建設集團有限公司 廣州 510725）

0 引言

裝配式建筑技術，為目前國家大力發(fā)展推廣的新型建造技術，在工廠中完成預制構(gòu)件的生產(chǎn)，并在現(xiàn)場裝配而成［1］。傳統(tǒng)施工圖設計未能完全表達預制構(gòu)件生產(chǎn)與施工階段的相關內(nèi)容，因此與傳統(tǒng)的建造方式不同，裝配建筑的深化設計尤為關鍵［2］。深化設計承接傳統(tǒng)施工圖設計到工程構(gòu)件生產(chǎn)圖，并指導實現(xiàn)現(xiàn)場的裝配，為項目順利進行奠定基礎［3］。

機電深化設計是裝配式建筑設計的重要組成部分，但目前我國裝配式建筑機電深化設計技術體系還不完善，注重研究裝配式結(jié)構(gòu)而忽視與建筑機電系統(tǒng)的相互配套。因此，本文對裝配式建筑機電深化設計的具體內(nèi)容、遵循原則及設計流程進行了分析，以期對裝配式建筑機電深化設計提供借鑒。

1 項目概況

恒盛大廈項目（見圖1）位于廣州市白云區(qū)太和鎮(zhèn)北太路1633號，總建筑面積約44 036 m2，其中地上建筑面積約30 476.7 m2，地下室建筑面積約13 559 m2。項目層數(shù)19層，高度78.65 m，屬一類高層辦公樓建筑。項目地上6層以上采用裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)技術，裝配率設計值為75%左右。該項目裝配率高，與機電工程聯(lián)系緊密，需要進行機電的深化設計。

圖1 恒盛大廈建筑效果圖Fig.1 Building Effect Map of Hengsheng Building

2 機電深化設計內(nèi)容

2.1 機電安裝工程的劃分

機電安裝工程按《建筑工程施工質(zhì)量驗收統(tǒng)一標準：GB 50300-2013）》［4］中分部工程定義，可以劃分為建筑給排水及采暖工程、自動噴水滅火系統(tǒng)工程、火災自動報警系統(tǒng)工程、氣體滅火系統(tǒng)工程、泡沫滅火系統(tǒng)工程、建筑電氣工程、智能建筑工程、通風與空調(diào)工程、電梯工程及節(jié)能工程等幾個分部工程。

2.2 機電深化設計內(nèi)容

裝配式建筑的機電設計及管道敷設總原則基本遵循傳統(tǒng)建筑的常規(guī)方法［5］。墊層敷設暖通、給水管線；線異層敷設排水管；而電氣管則現(xiàn)澆筑于結(jié)構(gòu)體內(nèi)。裝配式建筑機電深化設計的主要內(nèi)容是預制構(gòu)件中線管的預留預埋、防雷系統(tǒng)的設計兩大部分工作［6］。

2.2.1 預制構(gòu)件中管線的預留預埋

與裝配式建筑相關的機電深化設計，主要為預制豎向構(gòu)件（預制剪力墻、預制柱）、與預制水平構(gòu)件（預制梁、疊合板）的線管孔洞預留與線盒預埋。

裝配式建筑的特點，決定了需要設計的深度高，以配合工廠的高精度生產(chǎn)。因此，在深化設計階段，機電管道聯(lián)合土建構(gòu)件一并生產(chǎn)BIM 模型。同時，精確定位構(gòu)件管線位置，再進行管線綜合平衡，以確定預制構(gòu)件中機電的相關信息。機電深化設計階段應給出構(gòu)件廠制作階段電氣設備預制清單表，以方便機電相關零配件的采購，以預制墻體為例，給出預制構(gòu)件中機電預制如表1所示。

表1 預制構(gòu)件中機電預制表Tab.1 Mechanical and Electrical Table of Prefabricated Components

2.2.2 防雷接地設計

裝配式建筑的防雷與傳統(tǒng)建筑不同，由于預制豎向構(gòu)件（預制柱、預制墻）采用灌漿套筒連接，上下層豎向鋼筋并不連續(xù)，并與金屬的套筒沒有連接［7］。因此，采用預制豎向構(gòu)件在工廠時應完成預留連接底板及接地鋼筋的制作，現(xiàn)場施工階段在后澆帶完成防雷引線接地及壓環(huán)的安裝。這里以典型的預制柱為例，詳細介紹防雷接地的構(gòu)造，如圖2所示。該裝置由φ 16 圓鋼棒和10 mm 鋼板2 種材料構(gòu)成：包含接流棒、連接鋼板1、傳遞棒、連接鋼板2 及放流棒5 部分。

圖2 預制柱防雷裝置Fig.2 Lightning Protection Device of Precast Column

預制柱防雷構(gòu)造如圖3所示，接流棒一端分別與柱對角主筋焊接，一端與連接鋼板1 焊接；接流棒接引電流后，通過鋼棒把電流導連接鋼板1，并通過傳遞棒把電流導到連接鋼板2 上；再由放流棒分別與對應的下部主筋連接，以此保證電流能順利傳導到下部主筋。連接裝置各部件間的連接，以及部件與柱主筋的連接，均采用焊接形式。

圖3 預制柱防雷構(gòu)造Fig.3 Lightning Protection Formation of Precast Column

按規(guī)范要求，一類防雷建筑物應裝設等電位連接環(huán)，環(huán)間垂直距離應不大于12 m。裝配式建筑的電位連接環(huán)與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑相似，主要布置在預制墻板的后澆帶中，如圖4所示。

圖4 電位連接環(huán)的設計Fig.4 The Design of the Potential Link

3 機電深化設計流程

裝配式建筑設計首先確定項目的設計方案，設計方案中應重點考慮預制構(gòu)件的拆分，裝配式建筑施工圖設計階段的很大一部分工作在于預制構(gòu)件的設計［8］。在此階段，機電專業(yè)需要與結(jié)構(gòu)專業(yè)、精裝修專業(yè)緊密配合。⑴由裝修專業(yè)提供插座、燈具、風口等點位給機電專業(yè)；⑵機電專業(yè)繪制于預制構(gòu)件上然后提供給結(jié)構(gòu)專業(yè)；⑶結(jié)構(gòu)專業(yè)綜合考慮預制構(gòu)件上鋼筋的位置，調(diào)整機電的點位，最后反饋到裝修專業(yè)，以確定最終的裝修效果。因此，機電專業(yè)承擔著與裝修單位對接、與結(jié)構(gòu)專業(yè)相融合的雙重角色，如圖5所示。

圖5 機電深化設計流程Fig.5 The Mechanical and Electrical Design Process

4 機電深化設計的原則

首先對機電設計圖紙進行圖紙會審，會審并修改無誤后，再進行各系統(tǒng)二維套圖匯總、機電三維模型空間檢討后方確認深化機電圖紙，再套入預制生產(chǎn)制造圖紙進行二次會審，并對二次會審后的圖紙進行優(yōu)化定型［9］。

深化機電圖紙應考慮電線管、線盒的具體位置、規(guī)格、型號，并區(qū)分預埋與非預埋在預制構(gòu)件中，列出預制機電的清單并核對提供給構(gòu)件廠。

機電深化圖紙中，在軟件中準確定位線盒的具體位置，并匯總土建模型生產(chǎn)整合三維模型。按預制結(jié)構(gòu)拆分方案，確定預制構(gòu)件工廠生產(chǎn)階段相關機電管線線盒的具體位置。

管路布設原則以不穿梁為原則，非必要穿梁時應選擇管徑小的電管、弱電管及火災自動報警系統(tǒng)為主。

建筑內(nèi)的給水總立管、雨水立管、消防立管、電氣和智能化各系統(tǒng)干線橋架及保護管、公共功能的閥門和電氣設備以及總體檢修的部件等，均集中統(tǒng)一設置在公共部位，各系統(tǒng)集中設置在各自獨立的管道井或設備間內(nèi)［10］。除設置在開敞式陽臺的雨水立管和戶內(nèi)排水立管檢修口外，集中設置的公共管井或設備間，盡量布置在現(xiàn)澆樓板區(qū)域，條件不允許時，應做好補強措施。給排水、燃氣、采暖、通風和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的管線及設備不直埋于預制構(gòu)件及預制疊合樓板的現(xiàn)澆層內(nèi)。

當條件受限管線必須暗埋或穿越時，橫向布置的管道及設備結(jié)合建筑墊層進行設計，也可在預制梁及墻板內(nèi)預留孔、洞或套管；豎向布置的管道及設備需在預制構(gòu)件中預留溝、槽、孔洞或套管。其中，水、暖、電、氣管線穿過樓板和墻體時，孔洞周邊應注意采取密封隔聲措施；管道井、水泵房、風機房應采取有效的隔聲措施，水泵、風機采取減振措施。所有預留的套管和管道之間、孔洞與管道之間的縫隙采用阻燃密實材料和防水油膏填實。穿過樓板的套管和管道之間需采取防水措施。

5 結(jié)語

通過恒盛大廈的機電深化設計，總結(jié)了裝配式建筑機電深化設計的基本內(nèi)容，并穩(wěn)定機電深化設計的流程，歸納了深化設計的原則，為裝配式建筑機電深化設計研究積累了經(jīng)驗，為裝配式建筑機電深化設計的高效化、規(guī)范化提供了有力的技術支撐。