上海國家會展中心綠色機電施工技術應用分析

1 大型會展綜合綠色機電施工

在國內，迅速崛起的會展經濟成為國民經濟發展的推進器和新亮點，并已成為眾多城市的新景觀。顯著的經濟社會效益使其日益受到高度重視，各地競相投資建設會展場館設施。在會展經濟推動下必然持續的建造大型展覽館來滿足市場需求。在水、電、風各專業開展綠色機電施工綜合技術的研究，將有利于會展綜合體項目在建設與運營生命周期內的節能環保[1]。大型會展綜合體項目需要在綠色施工中不斷積累建設經驗，降低建設能耗、造價與工期，提高建設質量與安全。上海國家會展中心項目總建筑面積 147 萬 m2(其中地上 127 萬 m2)，是目前世界上面積最大的建筑單體。本文介紹上海國家會展中心在建設過程中運用的部分綠色機電施工技術，希望能為今后類似工程提供借鑒。

2 上海國家會展中心項目中綠色機電安裝技術運用案例

2.1 大口徑雙層螺旋保溫風管施工關鍵技術

本工程每個展廳屋面由 16 榀鋼結構桁架組成，屋面單榀桁架最大跨度達 108 m。單層展廳為無柱空間，凈空高度達到近 40 m；雙層展廳首層層高 16 m，二層凈空高度達到 22 m。

本工程在安裝桁架內大口徑螺旋保溫風管時主要面臨以下幾個難題：① 風管的安裝都在高空完成，高空作業量大，危險性高；② 風管重量重，口徑大，對于安裝工藝和高空運輸要求高；③ 風管高空定位和水平調節難；④ 受整體工期影響，風管安裝工期短。

由于此前并無超高大空間桁架內大口徑螺旋風管的施工經驗，所以前期通過查閱相關資料，借鑒了北京的中國國際展覽中心(新建)項目大空間雙層螺旋風管的施工經驗，并進行對比改進，最終采用的方案為：風管總管在鋼結構桁架內拼裝完成后隨桁架進行吊裝，支管及風口采用移動升降平臺或吊籃進行安裝。

相比傳統高空風管安裝，風管的總管在地面拼裝后整體隨桁架吊裝的方案具有安全性高、操作簡單、運輸頻次少等優勢，同時可進一步縮小風管的漏風率和建設工期。在風管支管施工前，經過軟件計算分析，確定懸掛式作業平臺的受力能滿足施工要求，可以充分保障施工安全。由于工程量大，僅此平臺的運用，相比搭設滿堂腳手架的施工工藝就能節約超過 600 萬元以上的建設成本及縮短 3 個月左右工期。

2.2 超高大空間空調系統氣流組織的仿真預測

高大空間內的空調系統經常會發生溫度和氣流不均勻的現象，但由于在調試過程中氣流組織不可視，這一問題很難被發現，往往會影響空調后期的運行效果。在以往工程中，常常根據業主的要求將風量調高以滿足空調制冷或采暖要求，從而導致了運行能耗和系統噪聲的上升。近年來，隨著計算流體動力學 (Computational Fluid Dynamics，簡稱CFD) 技術的不斷發展和成熟運用，這一問題的有效解決成為可能。

技術人員在計算機中建立了空館的仿真模型，并進行計算網格的優化，根據冬夏季的實際工況，輸入了各類邊界參數和公式進行計算。仿真后期對場館中人員活動頻繁的不同高度層進行分析，結果顯示，門口處和場館中央位置為溫度、氣流不合理區域。

隨之再對計算模型進行進一步優化，確定不合理流場的位置，尋找解決方法。從 Boussinesq 假設出發，加入雜交網格與亞松弛技術，提高計算精度，發現中心不合理溫度區域的出現是兩側氣流較為充足而中間氣流不足導致的，因此可以適當地加大中心噴口的流量，同時縮小兩側靠墻部分噴口的流量，從而確保在送風量不變的條件下加大場館中心區域的氣流量，使溫度場更加均勻。門口的氣流不合理現象，則可以通過加裝風幕機得以有效解決。經過比較，空氣幕的安裝能有效縮小空調的能耗。同時經過 CFD 精確地預測，能有效避免調試過程中的各種問題，降低造價和工期。仿真對溫度場的改善效果如圖1 所示。

圖1 仿真對溫度場的改善效果

2.3 輕型裝配式支吊架在大型展館中的應用

本工程在超高大空間的鋼桁架內布設大口徑風管、消防水管、強弱電纜橋架等眾多專業管線，各專業管線之間以及各管線與鋼桁架結構復雜交叉；熱力機房設備多，風管、水管、電纜橋架等專業管線種類多、數量大、集中度高，且水管管徑大；平面車道上方機電管線密布空間有限。如使用傳統的支吊架，現場動火作業和高空作業工作量大，而且不美觀。

輕型裝配式支吊架在本項目中得到了大量應用，按各分項工程劃分如下：通風與空調分部的風管支吊架；建筑給排水及采暖分部的局部地下機房、輔樓、地下室、空調機房、大小管溝、展廳明露區域，中間走道的消火栓系統、噴淋系統管道支吊架；建筑電氣分部的照明、動力橋架支吊架。

在輕型裝配式支吊架的安裝前期，先通過 BIM 模型確定安裝位置、安裝工藝，接著根據現場實際條件進行支吊架受力計算，確保支吊架設置的合理性與安全性。輕型裝配式支吊架特性分析，如圖2 所示。

圖2 輕型裝配式支吊架特性分析

輕型裝配式支吊架在大空間內的綠色機電技術主要包括：支吊架在復雜交叉情況下的選取理論、支吊架的設置技術、支吊架的裝配和安裝技術。通過對以上關鍵技術的研究，有效地解決了超高大空間輕型裝配式支吊架的選取、設置和安裝問題，進而形成了一套相對成熟的輕型裝配式支吊架施工工藝。

輕型裝配式支吊架綜合技術的開發有利于節能與減排，可以節約用鋼量及相應的煤、電、交通運輸量，同時減少冶煉過程中的 CO2排量。由于安裝工序中無現場進料、切割、焊接、鉆孔等作業，因此大大降低了傳統安裝作業引起的各類污染。

2.4 狹小空間管線排布施工關鍵技術

為實現場館內的各項功能，在展覽館的地面布置了大小不一的展溝，溝中敷設有錯綜復雜的各類機電管線。主展溝寬 2 m、深 1.8 m，布置了 DN100 給水管、DN150 壓縮空氣管、DN200 消防水管、DN150 排水管、弱電橋架、消防線槽和澆注密集型母線。支展溝寬 0.55 m、深 0.9 m，布置了PPR65 給水管、DN70 壓縮空氣管、DN65消防管、PVC100 排水管、弱電橋架、消防線槽和強電橋架。

本項目展溝(特別是支展溝)的施工空間狹小，需要在0.55 m 寬的空間內靈活布置各類機電管線和支架，并有效保證施工質量。

針對上述難題，分析單/雙層展廳主、支展溝的不同形式，及溝內電、氣、水等不同管線的布置和水、電展位箱的安裝，運用 BIM 技術進行前期管線綜合排布，確定電、氣、水不同專業共溝施工的程序，解決支展溝窄且深、不利施工的難題。

展溝內各類管線的施工順序為：首先是各類流體介質管系統安裝，包括壓縮空氣系統管、給排水系統管、消火栓系統管、地噴預留系統管(遵循先總管、后支管，先大口徑管、后小口徑管的原則)；其次是敷設強弱電橋架，橋架安裝應平直整齊、水平；再次是母線槽澆注、電纜系統敷設，包括母線槽的制作、安裝和電纜沿支架或橋架敷設；最后是展位箱的安裝，包括展廳上、下層的強弱電展位箱和水氣箱安裝。

3 結 語

在上海國家會展中心項目中，除了上述的綠色機電施工技術，還針對大口徑直埋熱力管線、超高大空間電氣系統頂部燈具支架安裝、展位箱機電管線安裝等技術展開了綜合研究。研究成果為現場衛生整潔及文明有序的施工作業奠定了良好的基礎，同時有助于控制工期、造價、質量和保障安全，對未來綠色施工起到了指導與借鑒作用。

大型會展綜合體機電種類涵蓋面廣，因此在國家節能減排趨勢愈發強烈的社會背景下，對其展開綠色機電綜合技術的研究有著重要意義。希望本文所得到的結論，對綠色機電安裝工程具有一定的參考價值。

參考文獻：

[1]湯毅,潘健,陳曉文,等. 信息化管理和仿真技術在綠色機電安裝工程中的應用[J]. 安裝,2015(7)：59-61.