裝配式機(jī)電標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)研究*

張文文，彭 鵬，李 丹，王連濱

(1.中建科技集團(tuán)有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518000；2.深圳市建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司，廣東 深圳 518031)

0 引言

機(jī)電系統(tǒng)是裝配式建筑的重要組成部分，可有效保障空間舒適性與功能性，但其造成的機(jī)電損耗卻高達(dá)運(yùn)營(yíng)成本的70%。突破現(xiàn)有的裝配式機(jī)電技術(shù)瓶頸，解決機(jī)電管線在裝配式建筑中的適配難題，實(shí)現(xiàn)機(jī)電精細(xì)化管理，有效降低裝配式機(jī)電設(shè)計(jì)、施工、安裝與運(yùn)營(yíng)成本，是現(xiàn)代建筑發(fā)展的必然趨勢(shì)。

通過(guò)歸納總結(jié)多個(gè)裝配式建筑項(xiàng)目的機(jī)電設(shè)計(jì)要點(diǎn)，最終形成一套標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)電設(shè)計(jì)體系，為機(jī)電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)與裝配化施工提供依據(jù)[1]。

1 標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)電設(shè)計(jì)體系

機(jī)電系統(tǒng)主要由給排水、暖通空調(diào)、電氣等系統(tǒng)構(gòu)成。區(qū)別于傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑設(shè)計(jì)，裝配式建筑機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)重點(diǎn)為正確處理好管線與主體結(jié)構(gòu)、構(gòu)件、裝修及管線的關(guān)系。標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)電設(shè)計(jì)體系以完整的建筑產(chǎn)品為對(duì)象，通過(guò)系統(tǒng)集成，采用模數(shù)協(xié)調(diào)、模塊組合、管線分離、模塊化設(shè)計(jì)、預(yù)留預(yù)埋等集成設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、裝修一體化，設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工一體化，以滿(mǎn)足系統(tǒng)性裝配要求，符合建筑全生命周期的可持續(xù)發(fā)展[2]。

設(shè)計(jì)過(guò)程中宜通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)[3]，將機(jī)電與裝修設(shè)計(jì)相結(jié)合，重點(diǎn)突出“集成化”概念，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能模塊化、接口標(biāo)準(zhǔn)化與體系網(wǎng)絡(luò)化。管線綜合設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合預(yù)制構(gòu)件的鋼筋網(wǎng)片，綜合考慮模數(shù)網(wǎng)格，避免管線與結(jié)構(gòu)鋼筋沖突碰撞，應(yīng)減少平面管線交叉與過(guò)度集中，豎向管線布置應(yīng)相對(duì)集中，套內(nèi)管線戶(hù)界分明。

2 機(jī)電管線分離技術(shù)

機(jī)電管線分離技術(shù)可有效避免剔鑿結(jié)構(gòu)墻體，除必要的預(yù)制構(gòu)件預(yù)留孔洞外，大幅度減少了預(yù)制構(gòu)件種類(lèi)，實(shí)現(xiàn)部品部件生產(chǎn)工業(yè)化。采用立管外置、架空地面、輕鋼龍骨隔墻、集成吊頂?shù)?，將機(jī)電管線隱藏，實(shí)現(xiàn)與主體結(jié)構(gòu)的分離，在裝配式建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與機(jī)電系統(tǒng)相關(guān)項(xiàng)可達(dá)滿(mǎn)分[4]。

對(duì)于住宅建筑，在常年溫度較高的南方地區(qū)，可采用立管外置分離、建筑內(nèi)部不設(shè)管道豎井的做法(見(jiàn)圖1)。選用側(cè)排地漏，將存水彎置于室外，滿(mǎn)足不降板同層排水技術(shù)要求，戶(hù)內(nèi)不再設(shè)置管道豎井，大幅度提高建筑實(shí)際使用面積[5]。在裝配式公共建筑中，常采用管道豎井，將機(jī)電管線從核心筒管井內(nèi)引出，與結(jié)構(gòu)形式、精裝樣式充分結(jié)合，采用局部吊頂遮擋橫管(見(jiàn)圖2)。若條件允許，也可采用管線穿梁、架空地面或設(shè)備夾層的形式，或?qū)⒐芫€敷設(shè)于裝飾墻面內(nèi)，實(shí)現(xiàn)空間最優(yōu)化。

圖1 某裝配式保障性住房立管外置

暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，一般需設(shè)置獨(dú)立管道井，將裝配式建筑風(fēng)管管線與主體結(jié)構(gòu)分離，也可采用梁下或穿梁等方式，將風(fēng)管與結(jié)構(gòu)形式相結(jié)合，滿(mǎn)足空間凈高要求。對(duì)于超高層住宅建筑，宜在避難層設(shè)置風(fēng)機(jī)房，加壓送風(fēng)機(jī)、風(fēng)井內(nèi)襯風(fēng)管、風(fēng)管及送風(fēng)口等采用標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化設(shè)計(jì)，以減少風(fēng)管和風(fēng)口形式(見(jiàn)圖3)。某裝配式鋼結(jié)構(gòu)公共建筑中，因風(fēng)管尺寸較大，將其布置于鋼結(jié)構(gòu)桁架中，并結(jié)合桁架間距，優(yōu)化送風(fēng)管線，如圖4所示。

圖3 某裝配式住宅加壓送風(fēng)機(jī)房布置

圖4 某會(huì)展項(xiàng)目風(fēng)管與桁架節(jié)點(diǎn)

裝配式建筑中干法施工的地板輻射供暖系統(tǒng)包括預(yù)制溝槽保溫板和預(yù)制輕薄供暖板，架空地板采用木龍骨支撐，空間內(nèi)敷設(shè)管線。

電氣管線分離主要利用天花吊頂、輕鋼龍骨空腔、ALC條板、GRC墻板、架空地板等，與給排水管線分離原理相似。架空地板內(nèi)敷設(shè)管線時(shí)，應(yīng)與水暖專(zhuān)業(yè)緊密配合，避免交叉，如圖5所示。

圖5 某項(xiàng)目架空地板管線安裝示意

3 模塊化機(jī)電技術(shù)

模塊化機(jī)電采用工廠預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)拼接的方式，提高安裝效率，降低安裝人工及材料成本，極大地改善了機(jī)電施工質(zhì)量、速度，保障施工安全。模塊化機(jī)電主要包括裝配式機(jī)房、整體功能區(qū)、模塊化管道井、模塊化機(jī)電管線、綜合支吊架等方面。

裝配式機(jī)房、模塊化管道井、預(yù)制水表井、預(yù)制檢查井等部品部件的設(shè)計(jì)生產(chǎn)，可大大提高施工速度；集成廚衛(wèi)和整體廚衛(wèi)在制作和加工階段實(shí)現(xiàn)裝配化、模塊標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)可滿(mǎn)足多種場(chǎng)所需求[6]；機(jī)電管線預(yù)制技術(shù)利用BIM形成整段機(jī)電管線模型，進(jìn)行分段預(yù)制，可提高安裝精度[7]。

4 預(yù)制構(gòu)件中預(yù)留預(yù)埋

不同類(lèi)型(住宅、公共建筑等)、不同結(jié)構(gòu)體系的建筑，適配不同的裝配式機(jī)電技術(shù)。通常情況下，裝配式機(jī)電系統(tǒng)以管線與結(jié)構(gòu)分離為基本原則，將公共管線設(shè)置于公共空間內(nèi)，結(jié)構(gòu)不再進(jìn)行機(jī)電管線的預(yù)留預(yù)埋。

管線穿越預(yù)制構(gòu)件時(shí)，在設(shè)計(jì)階段應(yīng)結(jié)合構(gòu)件規(guī)格化、模數(shù)化，對(duì)預(yù)留孔洞、預(yù)埋套管進(jìn)行精準(zhǔn)定位，避免施工現(xiàn)場(chǎng)剔槽開(kāi)洞。常見(jiàn)的處理手段有預(yù)制管線溝槽(見(jiàn)圖6)、預(yù)留孔洞及預(yù)埋套管、預(yù)埋設(shè)備配件。條件允許時(shí)，模塊化設(shè)備的預(yù)埋件(散熱器掛件、太陽(yáng)能集熱器、儲(chǔ)水罐等)可與建筑一體化設(shè)計(jì)，避免剔槽。

圖6 預(yù)制管線溝槽

空調(diào)室外機(jī)安裝應(yīng)與建筑設(shè)計(jì)一體化，可放置在預(yù)制空調(diào)板或設(shè)備陽(yáng)臺(tái)上，建筑外墻需預(yù)留冷媒管穿墻洞口，孔洞位置應(yīng)綜合考慮構(gòu)件模數(shù)，避開(kāi)鋼筋。衛(wèi)生間排氣可通過(guò)設(shè)置在外墻或外窗的排氣扇直接排向室外，排風(fēng)口應(yīng)預(yù)留孔洞及安裝位置，孔洞尺寸根據(jù)產(chǎn)品確定。

電氣管線的預(yù)留預(yù)埋應(yīng)根據(jù)構(gòu)件配筋，對(duì)管線走向及接線盒位置進(jìn)行優(yōu)化，合理利用鋼筋間縫隙。在預(yù)制樓板內(nèi)敷設(shè)時(shí)，宜將電氣管線埋于樓板現(xiàn)澆層中，以減少疊合板種類(lèi)。預(yù)埋電箱、電箱預(yù)留洞及預(yù)埋套管的布置應(yīng)緊密結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)，避開(kāi)鋼筋密集、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的區(qū)域[8]。

5 結(jié)語(yǔ)

1)裝配式機(jī)電系統(tǒng)是裝配式建筑品質(zhì)提升的關(guān)鍵。裝配式標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)電設(shè)計(jì)體系解決了機(jī)電管線集成化設(shè)計(jì)、預(yù)留預(yù)埋、安裝施工等系列問(wèn)題。

2)工廠預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)拼接可大幅度減少人工投入，降低投資成本，有效縮短施工周期。