探討超高層建筑機(jī)電管線的綜合深化設(shè)計(jì)

冶偉福 王勇 李光星 王世軍 趙金倉 石文運(yùn)

摘要：近年來，超高層建筑越來越成為主流，高度早已超過百米，逐漸接近千米級(jí)這一級(jí)別，隨著超高層建筑數(shù)量不斷增多和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的不斷提升，其中的機(jī)電管線，設(shè)備也越來越多和復(fù)雜，空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變，機(jī)電管線綜合排布非常的不容易，所以需要對(duì)機(jī)電管線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)排布，這樣不僅可以提高機(jī)電管線施工質(zhì)量，避免各種機(jī)電管線在排布時(shí)出現(xiàn)碰撞和沖突，同時(shí)能夠做到美觀，這樣能很好的符合施工需求，本文對(duì)超高層機(jī)電工程綜合管線的深化設(shè)計(jì)分析探討。

關(guān)鍵詞：高層建筑;機(jī)電工程;綜合管線;深化設(shè)計(jì)

1、超高層機(jī)電專業(yè)特點(diǎn)

超高層建筑不僅在建筑和結(jié)構(gòu)方面比一般的建筑施工難度大，更是在機(jī)電方面更加的復(fù)雜，超高層建筑機(jī)電有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1）機(jī)電管線與設(shè)備要根據(jù)大樓中不同的功能區(qū)域劃分來要運(yùn)行不同參數(shù)的設(shè)備和管線，有些區(qū)域要獨(dú)立的運(yùn)行，比如商業(yè)和住宅運(yùn)行的參數(shù)是不同的，管線設(shè)備也是不一樣的，同時(shí)消防系統(tǒng)更加的復(fù)雜。

2）超高層建筑的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和功能要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時(shí)管線設(shè)備多，對(duì)于機(jī)電空間是非常有限的。

3）超高層的管線和設(shè)備許多部分集中在地下室、設(shè)備轉(zhuǎn)換層和核心筒的地方，整體建筑結(jié)構(gòu)緊湊，公共區(qū)域面積較小。

4）不同樓層分區(qū)建筑結(jié)構(gòu)布局變化大，機(jī)電干線系統(tǒng)需在設(shè)備轉(zhuǎn)換層進(jìn)行較多水平轉(zhuǎn)位，進(jìn)一步增加了相關(guān)樓層擁堵現(xiàn)象出現(xiàn)。

2、機(jī)電管線綜合排布的重難點(diǎn)

面對(duì)超高層建筑中所有專業(yè)設(shè)計(jì)難點(diǎn)和各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)、信息共享交換等的特點(diǎn)，機(jī)電管線綜合排布最主要的是要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)好以下3個(gè)方面的空間關(guān)系。

[1]同一個(gè)專業(yè)不同系統(tǒng)管線間的關(guān)系：保證各系統(tǒng)的完整性，經(jīng)濟(jì)合理的管線由及最完善的使用和維護(hù)功能（設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)）;要對(duì)基本的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行復(fù)查核對(duì)，如各類風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量、風(fēng)速，水系統(tǒng)的流量、流速，電纜橋架的容量，配電柜所有出線容量分配及電纜規(guī)格等。

[2]各個(gè)不同的專業(yè)管線的關(guān)系：要根據(jù)業(yè)主甲方的設(shè)計(jì)要求和規(guī)范標(biāo)注，綜合管線設(shè)計(jì)布置時(shí)要考慮到使用的安全性、功能性，注重人性化設(shè)計(jì)，比如后期的維護(hù)保養(yǎng)，觀感性、排布整齊美觀，還有前期施工的可操作性。

[3]機(jī)電系統(tǒng)與建筑結(jié)構(gòu)精裝修等其他專業(yè)間的關(guān)系：機(jī)電管道需要完全遵從建筑布局，避開建筑墻體，滿足建筑使用空間、結(jié)構(gòu)洞口尺寸及精裝吊頂高度等要求0。

3、管線綜合排布重點(diǎn)

3.1交叉與避讓

首先我們要做好規(guī)劃，要盡可能的減少線路的交叉與碰撞，如果發(fā)現(xiàn)管道有十字交叉時(shí)我們要很好的利用梁內(nèi)的空間，在保證管道設(shè)計(jì)彎曲半徑下，有壓管道，橋架和風(fēng)管經(jīng)過梁內(nèi)空間時(shí)不要與其它的管道發(fā)生沖突，主要原則為：小管道讓大管道、有壓管道讓無壓管道、冷水管道讓熱水管道、容易施工的讓難施工的。保證設(shè)計(jì)與規(guī)范要求，滿足層高要求。

3.2位置與間距

要以大型風(fēng)管在上層，橋架在中層，水管在最下層;弱電在上層，強(qiáng)電在下層;熱介質(zhì)管道在上層，冷介質(zhì)管道在下層;高壓管道在上層，低壓管道在下層為原則[4]。保證各系統(tǒng)的方便檢查、修理和使用的安全。要在施工時(shí)每條通道上面預(yù)留出一個(gè)300mm寬的檢修空間以便在發(fā)生故障的時(shí)候人能夠上去檢修。在管道貼墻或是貼梁的時(shí)候要與土建專業(yè)溝通碰頭，了解墻和梁上面的建筑工藝裝飾做法厚度，尤其是梁底要考慮鋼梁防火涂料的空間，還要考慮到相鄰管道之間的保溫材料厚度，閥門的朝向和長度，還有管道的可能存在的安裝誤差。

4、遇到空間不足時(shí)的應(yīng)對(duì)方法

4.1從大局出發(fā)

在設(shè)計(jì)圖上面對(duì)所有的管線進(jìn)行綜合處理，也可以建立BIM模型，更加直觀的反應(yīng)出管線布置的一個(gè)狀態(tài)，在圖上面管線密集的地方分析空間承載能力，如果超過了它的承載能力，我們要對(duì)管線進(jìn)行合理的分流處理，重新變更設(shè)計(jì)，充分的利用好整個(gè)空間，均衡管線合理利用。在必要的時(shí)候我們可以把管道通過防火材料處理后穿過樓梯的前室。

4.2 各專業(yè)聯(lián)合

在前期由于機(jī)電方面的資金的不足導(dǎo)致建筑設(shè)計(jì)和現(xiàn)場的機(jī)電需求有較大的矛盾，這需要提前與業(yè)主和設(shè)計(jì)單位積極的進(jìn)行溝通，在前期施工時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，從一開始就預(yù)防機(jī)電管線布局時(shí)發(fā)生排布僵局從而造成時(shí)間與金錢的浪費(fèi)，比如在剪力墻上預(yù)留洞口，在合理的區(qū)域設(shè)置管井，改變設(shè)備房的位置或大小來配合管線布置更改和匹配，避免通過空間密集的地方，進(jìn)而滿足對(duì)凈空的要求。在管線與建筑發(fā)生碰撞的地方，應(yīng)協(xié)調(diào)改變門的高度和墻體的更改，多個(gè)專業(yè)聯(lián)動(dòng)配合來解決出現(xiàn)的問題，并提出優(yōu)化方案。

4.3 細(xì)部調(diào)整

宏觀調(diào)整后，應(yīng)對(duì)過道管道進(jìn)行局部細(xì)化，即仔細(xì)復(fù)核計(jì)算各系統(tǒng)的管道尺寸，并對(duì)管道尺寸進(jìn)行最大程度的優(yōu)化，使其符合原來的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，比如在合理的風(fēng)速范圍內(nèi)盡可能提高風(fēng)速，來減小風(fēng)道尺寸大小;在空間有限的情況下，要盡可能的減小管道間距，并考慮水管箍、法蘭寬度、保溫層厚度等因素。并排的法蘭可以交錯(cuò)排列。一般水管外皮或保溫層外皮的最小間距為80毫米，橋梁的最小水平間距為50毫米，上下樓層的最小凈距為150毫米，以滿足施工和維護(hù)的要求。綜合布置，宜優(yōu)先選用共用支吊架，減少支吊架的數(shù)量，來提高美觀。特殊地方可使用反吊支架，提高局部標(biāo)高。

4.4 局部特殊化處理

在主要的地方管線布置完成之后，在局部有布置困難時(shí)，要保證整個(gè)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的前提下，對(duì)其局部進(jìn)行的處理，如不同地方的風(fēng)管在局部合并，局部的橋架進(jìn)行合并，靜壓箱處附件的連接等，可有效的解決管線交叉沒有空間的情況。

5、綜合管線排布步驟

高層建筑中的管線綜合設(shè)計(jì)主要包括：地下室的管線綜合、轉(zhuǎn)換層的管線綜合及高層建筑公共部位的管線綜合。進(jìn)行管線綜合設(shè)計(jì)的步驟如下：

5.1 各專業(yè)圖紙?zhí)幚?/p>

首先我們對(duì)各專業(yè)的圖紙進(jìn)行合并，用不同的顏色和圖層進(jìn)行區(qū)分各種管線，對(duì)給排水、暖通、電氣等專業(yè)統(tǒng)一圖紙上面的管線的比例和文字樣式，這樣對(duì)我們看圖更加的方便，比如可以開關(guān)閉圖層來清晰的看到我們所需查看的管道、尺寸、描述等。也可以通過打開所有的管道圖層來看到管線的交叉位置，密集區(qū)域等。

5.2 綜合管線的底圖處理

機(jī)電管線圖紙的設(shè)計(jì)是基于建筑圖和結(jié)構(gòu)圖來制作的，因?yàn)榻ㄖD和結(jié)構(gòu)上面有許多機(jī)電管線的布置沒有用的信息，我們應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行刪除處理，只保留剪力墻、二砌墻等有用的圖塊、尺寸標(biāo)注和文字標(biāo)注等，然后我們把結(jié)構(gòu)圖中的梁覆蓋到建筑圖當(dāng)中，要注意的是本層的地面樓板要覆蓋上一層的結(jié)構(gòu)梁圖，因?yàn)楣艿朗窃谔旎ò宓南旅妗?/p>

5.3 各專業(yè)管線匯總于底圖

在底圖上把各個(gè)設(shè)備專業(yè)的管線和它的相關(guān)文字標(biāo)注都綜合在一起，按照上述設(shè)計(jì)原則來綜合布置管線，上下交叉或碰撞的管線進(jìn)行調(diào)整、移動(dòng)或排列，在局部碰撞的部分進(jìn)行調(diào)整。然后根據(jù)規(guī)范要求的結(jié)構(gòu)梁位置、梁高、建筑高度、凈高重新調(diào)整排列。由于平面圖上的管線已經(jīng)層層疊加，無法表達(dá)不同高度的管線布局，所以需要畫一個(gè)剖面來表達(dá)更詳細(xì)的布局。一般在管線密集、交叉較多或安裝高度較難的地方畫橫斷面，以表示更詳細(xì)的布置，便于管線的安裝

5.4 與各專業(yè)溝通后進(jìn)行管線調(diào)整

在把各個(gè)專業(yè)的圖紙都匯總在一起，對(duì)于發(fā)生重疊或沖突的管線在更改之前要和各個(gè)專業(yè)的人員交流解決，要進(jìn)行合理的調(diào)整，然后復(fù)核調(diào)整后的管線實(shí)用性和規(guī)范合理性。最后對(duì)于調(diào)整后的管線要在圖紙上面也要做出修改，保存修改記錄，以免在后期出現(xiàn)不必要的麻煩。

5.5 管線綜合設(shè)計(jì)其他注意事項(xiàng)

建筑地下室尤其是超高層建筑地下室結(jié)構(gòu)復(fù)雜，管線也是最復(fù)雜的，整棟建筑室內(nèi)的所有設(shè)備和管線都集中在地下室中，室內(nèi)的給水、排水、消防等和相應(yīng)的設(shè)備連接，與室內(nèi)外連接，把污水廢水都排到市政污水管網(wǎng)，電纜和配電房連接;中央空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng)通過風(fēng)管與室外連接;這些管線的匯集導(dǎo)致地下室中管線的設(shè)計(jì)布置非常的復(fù)雜而又繁瑣，這就需要我們精細(xì)化設(shè)計(jì)，科學(xué)合理的布置管線的走向。

因?yàn)闄C(jī)電總布置圖中是各個(gè)專業(yè)的圖紙都匯總在一起的，我們需要對(duì)圖紙重新進(jìn)行處理，比如管線的圖層，管線的代號(hào)、管線的設(shè)備附件等。還要對(duì)管線的位置，尺寸、開始于終止的地點(diǎn)標(biāo)識(shí)。

6、管線綜合設(shè)計(jì)意義

綜合以上的方法，我們對(duì)超高層地下室管線的綜合設(shè)計(jì)有了很好的解決方法，讓各個(gè)專業(yè)管線能夠合理的布置，對(duì)地下室的空間能夠有很好的利用，在施工前期通過圖紙能夠找到一些問題，從而來避免。通過合理的優(yōu)化管線，利用合并、管線走近、少返彎的布局、盡可能的使用聯(lián)合支吊架等措施來提高管線的施工效率，降低成本，防止在施工過程中出現(xiàn)返工現(xiàn)象。對(duì)于超高層建筑來說管線的綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)整個(gè)建筑的實(shí)用性、功能性、舒適性、節(jié)能綠色建筑有著重要的意義，能夠提高建筑設(shè)計(jì)的品質(zhì)、施工質(zhì)量和觀感效果。對(duì)于超高層建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，管線多，做好各個(gè)專業(yè)管線綜合布置工作的管理與控制，對(duì)于超高層建筑來說是非常重要的和必須要實(shí)施的。

7、總結(jié)

綜合管線優(yōu)化設(shè)計(jì)與施工管理對(duì)于超高層建筑和其他建筑有著重要的意義，這是一個(gè)非常復(fù)雜而又繁瑣的工作，但對(duì)于建筑來說可以提高其整體的品質(zhì)，對(duì)于施工方來說可以降低成本，降低施工難度。但要做到合理的優(yōu)化管線，需要我們專業(yè)的施工團(tuán)隊(duì)和各個(gè)專業(yè)部門之間的相互配合，需要掌握綜合管道的知識(shí)，還要有著對(duì)超高層建筑的豐富施工經(jīng)驗(yàn)，尤其是對(duì)BIM的設(shè)計(jì)知識(shí)，通過BIM模型可以提前了解施工前的管道布置線路，降低工程設(shè)計(jì)難度。明確了解業(yè)主甲方的設(shè)計(jì)要求，根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況來制定設(shè)計(jì)，只有這樣才能夠取得業(yè)主甲方的設(shè)計(jì)要求結(jié)果，也讓我們對(duì)超高層能夠順利施工。

參考文獻(xiàn)

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