總包工程ICOD機電深化設計體系探索與應用

劉占強，徐 巍，童 晶，劉登輝，高 寧

（中國建筑一局（集團）有限公司華北公司，天津 300457）

1 工程概況

廊坊《只有紅樓夢》戲劇幻城為大型情景園林劇場園區類工程，占地面積約30萬m2，總建筑面積約44萬m2。園區內包括A1～A5核心劇場、B1～B6管理用房、C1～C10情景園林、D1～D21商業水街、東西游客中心和主題酒店等45棟單體組成（見圖1）。核心劇場地上3～4層，最高21.6m，劇場頂部為鋼結構桁架。本工程建筑單體及業態種類多，機電系統復雜，涉及4家建筑設計院，多家專業設計單位，還包含古建、燈光舞美等文化、演出專業隊伍，參建單位眾多。

圖1 項目效果

2 機電深化設計常見問題

2.1 專業考慮不齊全

機電深化設計除包含給排水、暖通空調、強弱電、消防等常規機電專業外，還需考慮與混凝土結構、鋼結構、二次結構、精裝修、智能化、幕墻、景觀園林等專業的協調配合，特殊工程如本工程還需考慮古建、舞美、燈光等演繹專業相關內容。

2.2 設計溝通不及時

目前，大多數工程未進行三維正向設計，設計院按傳統模式出具二維圖紙，建筑、結構、水、暖、電五大專業受二維圖紙所限，相互之間考慮較難周全，施工單位需進行大量深化設計工作。施工單位需從工程整體出發，全專業考慮，發現碰撞、不協調等問題及時溝通協調解決，要考慮設計院內部溝通效率，特別是本工程涉及多家不同建筑和精裝設計單位，交叉面眾多，可通過搭建設計協同平臺，借助二三維一體化提高設計協同效率。

2.3 深化設計開展不及時，與商務招采脫節

機電深化設計工作開展時間較晚，不利于進行一些可能的建筑結構優化。建議總包進場后圖紙具備即開展全專業的機電深化設計工作，相應部位結構施工前即完成大部分深化設計，便于對建筑結構進行優化。機電深化設計要與設備招采聯動，及時確定設備選型，有助于預埋階段施工，要充分考慮特殊設備招采周期，保障設備按計劃進場安裝。

2.4 與現場施工脫節

深化設計工作不是簡單地建模、畫圖，在滿足設計規范和功能要求的基礎上，還要滿足施工規范及運維檢修需要。深化設計工作要結合現場機電各專業分判模式，明確各分包界面和工序安排，特別是綜合支吊架的應用。除業主、設計、總包人員外，建議分包技術人員和設備供應商參與深化設計工作，保障深化設計成果落地實施。

3 ICOD機電深化設計體系實施

本工程機電系統復雜、參建方眾多，總包機電深化設計實施和管理難度大，故運用ICOD機電深化設計工作體系指導相關工作，如圖2所示。

圖2 ICOD機電深化設計體系

3.1 二三維一體化應用

本工程應用BIM技術，對機電工程進行二三維一體化深化設計。工程初期，建立結構、建筑、機電全專業三維模型，提前發現并解決各專業間的不協調，輔助設計優化。除機電各專業內部間的管線綜合、精確定位外，還需特別注意機電與鋼結構桁架、防火卷簾、精裝天花等特殊部位的深化設計。深化設計成果二三維相結合，通過三維模型導出二維圖紙，經業主、設計等審核審批后實施。在設備機房、管廊等復雜部位出具二三維一體化的施工圖紙，包括平面、剖面、側面、三維圖等，再輔助以移動設備上的輕量化模型，直觀指導現場施工，避免拆改，保障順利施工。

3.2 搭建協同工作平臺

本工程核心劇場、東西游客中心、水街為不同的建筑設計院和裝修設計單位，工程單體及參建單位眾多。應用信息技術搭建網絡協同平臺（應用BIM360協同平臺），建立溝通協調機制，明確工作流程與審圖流程（見圖3），進行高效的工作協同。

圖3 深化設計工作流程

協同平臺分為兩部分，一部分是設計協同，另一部分是現場管理協同（見圖4）。參與協同工作的不同單位和人員分配不同的權限，通過技術和深化設計人員進行無縫銜接，由總包進行統一協調管理。需要說明的是，工程各參建方均納入協同平臺，總包的技術、機電、工程等部門均納入現場管理協同，實現不同權限內的信息實時傳遞。協同平臺的搭建確保信息時效性，提升溝通和解決問題效率，減少60%以上的溝通成本，保障項目高效運行。

圖4 協同平臺框架

3.3 對原設計圖紙進行設計優化、方案優化

在工程建設初期，根據工程特點進行設計優化和方案優化。本工程通過對原設計方案進行綜合分析，從建筑全生命周期綜合考慮，借鑒市政工程地下綜合管廊技術，在園區內設計類管廊，將室外主要埋地管線集中布置于類管廊內，合理有效利用地下空間。創新性地對類管廊進行平面布置，確定入廊管線并進行管線復核計算，對類管廊進行艙室斷面設計。優化后類管廊與主劇場同期開始建設，使工程進度滿足排練和演出計劃要求，有利于工程總體部署及質量、安全保障，提升園區運營維保管理能力，便于后期擴容，減小維保成本，最大化運營收益。

對A5中心劇場進行CFD（計算流體動力學）分析，分別從夏季、冬季2種工況對劇場內風速、溫度、濕度進行模擬，優化空調系統設備和管線，通過增加風口數量、優化風口位置提高體感舒適度。

3.4 全專業深化設計

應用BIM技術對機電全專業進行深化設計，出具預留預埋圖、平面圖、二三維一體化設計圖、支吊架布置圖、管井詳圖等全套深化設計圖紙。機電深化設計要考慮全專業，實現零碰撞；設計綜合支吊架，優化凈高，明確安裝工序，考慮施工和檢修空間，保障深化設計成果的落地實施。本工程制冷機房循環泵組采用預制裝配式工藝，采用模塊化安裝，節省工期，提高安裝質量。

4 體系實施保障機制

4.1 “3+3”校審流程

建立“3+3”校審流程，保障深化設計圖紙的準確性，確保成果落地應用（見圖5）。

圖5 “3+3”校審流程

4.2 “6+N+N”溝通協調機制

在協同平臺的基礎上，建立“6+N+N”溝通協調機制，實行“全過程+全員+全專業”的溝通機制。

1）全過程（6類會議） 深化設計貫穿于項目全過程，通過策劃會、討論會、協調會、內審會、交底會、總結交流會等6類會議協調推進相關工作開展；還可根據需要召開專項培訓會、創優策劃會等會議。

2）全員（N） 項目部技術、機電、商務、工程、質量等各系統全員參與，外加項目各專業分包（含甲指分包），業主、設計等各參與方。

3）全專業（N） 機電深化設計是總包工程深化設計的有機組成部分，應與結構、鋼結構、二次結構、裝飾裝修、消防、弱電、幕墻、景觀園林等專業充分協調配合。

4.3 人才培養

深化設計人員需上承設計，下接施工，綜合能力要求高，不僅需要懂設計，而且要解施工現場，具備一定的綜合協調和解決問題能力。該項目進行深化設計工作的人員存在經驗不足的問題，需系統性培訓、學習，理論與實踐相結合，設計與現場相結合，全方位提高綜合素質，保障體系運行。

5 結語

通過構建ICOD機電深化設計體系，有效提升大型公建項目深化設計工作效率和質量，有機組織參建各方進行設計優化、方案優化和深化設計，實現機電安裝“零開洞”和“零拆改”，通過BIM技術應用和管理創新實現工程降本增效和品質提升，贏得業主等各方的認可和信賴，并取得良好的經濟效益和社會效益。