海南某星級酒店項目機電管線綜合設計探討

王海龍 ，高將

（中交（西安）鐵道設計研究院有限公司，陜西 西安 710075）

0 前言

機電安裝工程涉及給排水、暖通空調、建筑電氣、樓宇智能化等多個專業，每個專業都要求將不同的“介質”輸入至建筑物或從中輸出，以滿足對象的使用目的或所需的建筑環境要求，這一目的的達到必然要求一套復雜的管線工程。但在管線的設計階段，往往是不同的公司或不同的專業人員對各自專業的管線進行設計，若彼此之間缺乏溝通，在管線的水平布置方向，也就是建筑走廊內，就會出現管線之間交錯碰撞的現象。在機電管線綜合設計時，如何協調好各專業的具體要求，并充分考慮施工現場實際情況，科學規劃，合理布置，避免管線碰撞的現象，是每一個機電深化設計師必須面對的問題。

1 管線綜合的概念

在項目的設計階段，機電安裝工程各專業往往是在同一個建筑專業底圖的前提下對各自專業進行獨立設計。與人進出建筑物的路徑類似，管線在建筑物內部可以分為豎直和水平兩個方向，豎直方向也就是各專業管井，往往由建筑專業協調機電各專業進行統一定位。但在水平方向上，也就是在建筑走廊內，每個專業在設計的時候都是把管線居中放置，對高度設置也沒有考慮其他專業的具體要求，這就為項目在施工階段留下了隱患。施工單位必須抽調專業人員對各專業圖紙進行深化設計，也就是機電管線綜合。

也有的工程直接將管線綜合稱之為圖紙深化[1]，這樣理解稍顯片面。在工程現場，設計院繪制的管線圖紙有時候不便于施工，或者根據施工經驗有更合理的布置形式，為了降低建造成本，在和甲方和設計院做好溝通的基礎上，施工單位根據施工現場具體情況，對設計院的相關圖紙按照施工要求進行細化優化都可以稱為圖紙深化。工程上，建筑設備專業的深化可以指單純的給排水、暖通、電氣管線按照施工要求優化，也可以指這三種的綜合，即機電管線綜合。

機電安裝工程施工前的總體策劃是保證機電安裝工程質量的必要階段，對于現代建筑工程，特別是具有較復雜功能的智能建筑，其機電系統很復雜，子系統很多。而機電系統全部都是由管、線將功能設備連結而成，這些管、線、設備在建筑物內必定要占據一定的空間，而現代建筑的內部空間是有限的。所以，機電安裝工程的管、線、設備的合理布置就成為機電安裝工程施工策劃的首要任務。

2 傳統的CAD二維管線綜合

傳統的CAD二維管線綜合是跟據機電三個專業所出的CAD平面圖匯總后進行的調整，往往由于時間緊等各種因素缺乏前期各專業的預配合導致平面管線交叉重疊嚴重，不僅會影響室內空間的凈高，也對安裝施工造成了極大的困難，同時對于二維管線綜合的調整費時費力，而且不能完整的顯示所有的管線的相對位置。傳統的CAD二維管線綜合技術主要包括圖紙的導入、預留孔洞以及套管的添加、斷面圖出圖等幾個步驟。

2.1 機電專業管線的導入

圖1 某酒店地下走廊綜合管線導入圖

建筑機電相關專業有給排水、暖通、建筑電氣、智能化等，對于一個建筑物來說，這些專業的設計任務有可能是一家公司完成，也有可能是多家分別完成。就算一家公司也是由不同專業的設計師繪制完成，通常情況下，設計師會選擇建筑或構筑物的中心線作為管線布置的方向，在實際施工的過程中就出現了水、暖、電的管線在同一位置重疊碰撞的可能，因此，對于施工單位，將機電相關專業圖紙導入到一幅圖中進行管線綜合是機電深化的第一步。

2.2 預留孔洞以及套管的添加

導入管線之后，即可以對管線穿墻，以及穿梁處進行相應孔洞和套管的添加，并將預留孔洞及套管的位置，尺寸及其他相關要求提供給土建施工方。

圖2 某酒店地下走廊綜合管線孔洞預留圖

圖3 某酒店地下消防水池套管預留圖

2.3 出斷面圖

上述工作完成之后，需要沿著管線布置方向，在管線位置有可能變化，實際施工難度較大的地方出相應的施工斷面圖，此過程是機電深化中最難和耗時最長的部分。近些年隨著BIM技術的流行和推廣，大有取代傳統2維斷面圖的趨勢，但在有些地區和施工現場，2維綜合管線斷面圖業主也是要求施工方要按有關規范出圖的。目前，機電管線綜合優化往往要用到《建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規范GB50242-2016》，建筑電氣工程施工質量驗收規范GB50303-2015，《通風與空調工程施工質量驗收規范》GB50243-2016以及《智能建筑工程質量驗收規范》GB50339-2013等。斷面圖的繪制要求深化師既要有熟練的CAD圖紙繪制能力，還要熟悉機電各專業施工驗收規范，充分考慮施工順序，材料，人力等各方面因素，難度較大。

圖4 某酒店地下走廊綜合管線局部平面圖

圖5 某酒店地下走廊綜合管線局部斷面圖

4 基于BIM技術的設計方法

建筑信息模型(Building Information Modeling)是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為模型的基礎，進行建筑模型的建立，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息[2-3]。它具有信息完備性、信息關聯性、信息一致性、可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性八大特點[4-5]。目前，基于BIM技術的管線綜合主流軟件有revit MEP軟件，migcad軟件，國內鴻業、魯班公司等也有相應的基于BIM技術的軟件。

4.1 基于BIM技術管線綜合原則

基于BIM技術的機電管線綜合設計可以做到綜合管線初步定位及各專業之間無明顯不合理的交叉，保證各類閥門及附件的安裝空間，同時做到綜合管線整體布局協調合理，從而保證合理的操作與檢修空間，該技術最大的優點在于模型的可視化和信息的資源共享[5]。

①管線綜合布置應以吊頂面為限制標高，自上而下一般順序為電→風→水，管線發生沖突需要調整時，以不增加工程量為原則；

②對已有一次結構預留孔洞的管線，應盡量減少位置的移動，與設備連接的管線，應減少位置的水平及標高位移；

③布置時考慮預留檢修及二次施工的空間，盡量將管線提高，與吊頂間留出盡量多的空間；

④在保證滿足設計和使用功能的前提下，管道、管線盡量暗裝于管道井、電井內、管廊內、吊頂內；

⑤要求明裝的盡可能的將管線沿墻、梁、柱走向敷設，最好是成排、分層敷設布置。

4.2 土建模型的創建

管綜需要全專業的BIM模型，將各個專業的圖紙進行翻模，然后匯總后整合在一個模型，一般先是土建及結構模型的搭建，其可以采用傳統的創建標高、軸網，然后依次繪制墻體、梁、樓板、屋頂等建筑構件來創建，也可以在項目初期通過族和體量工具進行的模型的搭建。

圖6 某酒店食堂部分體量模型圖

土建模型繪制完成后，需要進行一系列的檢查，如預留洞口的檢查，管井的檢查等。對于預留孔洞，需要注意留洞位置應避開梁、柱、樓梯等，不能影響建筑使用功能。留洞尺寸一般比管線要大，特別要注意風口留洞；管線位于梁體中部1/3處為最好，即管中與梁中線重合最好，管洞上下距梁頂底距離不小于1/3梁高。對于管井的檢查需要注意：一般情況下管井內是不會有梁，尤其是風井內；橋架、母線槽、水管在管井內會貼墻安裝，結構梁不應與機電管線沖突，應盡量防止出現管線避梁翻彎情況等[4]。

4.3 機電模型的創建

在土建模型創建的基礎上接著進行機電各專業模型的創建，對于給排水專業，首先要明確圖紙所包含的系統類型，不同的系統類型需要在建模時設置不同的分類，并采取相應的管道材質，這也是為了便于后續工程量等信息的處理；同時還要注意，不能平行位于橋架正上方，不能穿越風井，不能進入電氣用房：高低壓配電房、控制室，電梯機房，管道翻彎時盡量上翻，暖通水管貼梁底布置時，需要考慮預留保溫厚度等。

對于通風空調管道，和給排水專業類似，要明確系統的類型，注意風口位置，下送還是側送，不能遮擋風口，高低壓配電房內的風管不要位于配電柜等電氣設備的正上方，管線綜合過程中往往因為凈高不夠，需對風管系統深化設計，通常對風管進行壓扁處理。空調、通風風管主風管通常設計風速在6～8m/s，排煙管在15m/s，排煙補風通常設計在10m/s以內，而且風管寬高比以不大于4為宜[6]。

電氣工程專業包括強電和弱電兩個部分，強電專業又包括室內供配電照明和防雷接地等系統，弱電專業則包括綜合布線和安防以及自動控制等方面，首先要核實系統是否完整，著重區分導線導管的信息，橋架翻彎盡量采用45°斜角彎，母線槽則盡量不要翻彎，為避免電磁場效應，必須保證強電橋架不能進入弱電間，多層橋架之間排布，上下層橋架之間凈間距保持在250mm以上，橋架共架時，強弱電橋架不小于300mm為宜，同種橋架之間間距控制在50～100mm[7-8]。

整個機電模型創建完成后，則需要調整優化各機電管線的走向、高度，再對模型進行碰撞檢查，按照業主要求凈高以及考慮實際施工的情況合理排布清理碰撞點，最后交付成果文件。通過調整利用BIM模型輸出機電綜合管線圖、剖面圖、單專業圖、三維軸測圖、圖片、動畫，講解給施工班組，使班組明確掌握圖紙設計意圖和管線安裝層次規則，以BIM模型和3D施工圖代替傳統二維圖紙指導現場施工，可以避免現場人員由于圖紙誤讀引起施工出錯。

圖7 某酒店地下走廊機電綜合管圖

5 結論

管線綜合設計是建筑設計中的一項重要內容，它是指導建筑安裝企業合理有序化以及精細化施工的基本前提，目前很多建筑企業還是停留在傳統的二維剖面圖的繪制，但不可否認，隨著BIM技術的發展，三維可視化、資源信息實時共享的模型將更加受到設計師、業主以及施工單位的青睞。

另外，隨著“云”技術和VR技術的發展，BIM技術將朝著信息化、智能化以及虛擬現實技術發展[8]，這也就要求設計師要抓住機遇，充分準備，掌握足夠的知識，應對各種各樣的挑戰。