探討超高層建筑機電管線的綜合深化設計

冶偉福 王勇 李光星 王世軍 趙金倉 石文運

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，逐漸接近千米級這一級別，隨著超高層建筑數(shù)量不斷增多和標準規(guī)范的不斷提升，其中的機電管線，設備也越來越多和復雜，空間結構復雜多變，機電管線綜合排布非常的不容易，所以需要對機電管線進行優(yōu)化設計排布，這樣不僅可以提高機電管線施工質(zhì)量，避免各種機電管線在排布時出現(xiàn)碰撞和沖突，同時能夠做到美觀，這樣能很好的符合施工需求，本文對超高層機電工程綜合管線的深化設計分析探討。

關鍵詞：高層建筑;機電工程;綜合管線;深化設計

1、超高層機電專業(yè)特點

超高層建筑不僅在建筑和結構方面比一般的建筑施工難度大，更是在機電方面更加的復雜，超高層建筑機電有以下幾個特點：

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

2）超高層建筑的設計標準和功能要求高，結構復雜，同時管線設備多，對于機電空間是非常有限的。

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

4）不同樓層分區(qū)建筑結構布局變化大，機電干線系統(tǒng)需在設備轉(zhuǎn)換層進行較多水平轉(zhuǎn)位，進一步增加了相關樓層擁堵現(xiàn)象出現(xiàn)。

2、機電管線綜合排布的重難點

面對超高層建筑中所有專業(yè)設計難點和各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)、信息共享交換等的特點，機電管線綜合排布最主要的是要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)好以下3個方面的空間關系。

[1]同一個專業(yè)不同系統(tǒng)管線間的關系：保證各系統(tǒng)的完整性，經(jīng)濟合理的管線由及最完善的使用和維護功能（設計標準）;要對基本的設計參數(shù)進行復查核對，如各類風系統(tǒng)的風量、風速，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]各個不同的專業(yè)管線的關系：要根據(jù)業(yè)主甲方的設計要求和規(guī)范標注，綜合管線設計布置時要考慮到使用的安全性、功能性，注重人性化設計，比如后期的維護保養(yǎng)，觀感性、排布整齊美觀，還有前期施工的可操作性。

[3]機電系統(tǒng)與建筑結構精裝修等其他專業(yè)間的關系：機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、結構洞口尺寸及精裝吊頂高度等要求0。

3、管線綜合排布重點

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)管道有十字交叉時我們要很好的利用梁內(nèi)的空間，在保證管道設計彎曲半徑下，有壓管道，橋架和風管經(jīng)過梁內(nèi)空間時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。保證設計與規(guī)范要求，滿足層高要求。

3.2位置與間距

要以大型風管在上層，橋架在中層，水管在最下層;弱電在上層，強電在下層;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。要在施工時每條通道上面預留出一個300mm寬的檢修空間以便在發(fā)生故障的時候人能夠上去檢修。在管道貼墻或是貼梁的時候要與土建專業(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、遇到空間不足時的應對方法

4.1從大局出發(fā)

在設計圖上面對所有的管線進行綜合處理，也可以建立BIM模型，更加直觀的反應出管線布置的一個狀態(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，我們要對管線進行合理的分流處理，重新變更設計，充分的利用好整個空間，均衡管線合理利用。在必要的時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

在前期由于機電方面的資金的不足導致建筑設計和現(xiàn)場的機電需求有較大的矛盾，這需要提前與業(yè)主和設計單位積極的進行溝通，在前期施工時對結構重新進行設計，從一開始就預防機電管線布局時發(fā)生排布僵局從而造成時間與金錢的浪費，比如在剪力墻上預留洞口，在合理的區(qū)域設置管井，改變設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，進而滿足對凈空的要求。在管線與建筑發(fā)生碰撞的地方，應協(xié)調(diào)改變門的高度和墻體的更改，多個專業(yè)聯(lián)動配合來解決出現(xiàn)的問題，并提出優(yōu)化方案。

4.3 細部調(diào)整

宏觀調(diào)整后，應對過道管道進行局部細化，即仔細復核計算各系統(tǒng)的管道尺寸，并對管道尺寸進行最大程度的優(yōu)化，使其符合原來的設計標準，比如在合理的風速范圍內(nèi)盡可能提高風速，來減小風道尺寸大小;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，要保證整個系統(tǒng)能夠正常運行的前提下，對其局部進行的處理，如不同地方的風管在局部合并，局部的橋架進行合并，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計主要包括：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。進行管線綜合設計的步驟如下：

5.1 各專業(yè)圖紙?zhí)幚?/p>

首先我們對各專業(yè)的圖紙進行合并，用不同的顏色和圖層進行區(qū)分各種管線，對給排水、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，這樣對我們看圖更加的方便，比如可以開關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

機電管線圖紙的設計是基于建筑圖和結構圖來制作的，因為建筑圖和結構上面有許多機電管線的布置沒有用的信息，我們應該對其進行刪除處理，只保留剪力墻、二砌墻等有用的圖塊、尺寸標注和文字標注等，然后我們把結構圖中的梁覆蓋到建筑圖當中，要注意的是本層的地面樓板要覆蓋上一層的結構梁圖，因為管道是在天花板的下面。

5.3 各專業(yè)管線匯總于底圖

在底圖上把各個設備專業(yè)的管線和它的相關文字標注都綜合在一起，按照上述設計原則來綜合布置管線，上下交叉或碰撞的管線進行調(diào)整、移動或排列，在局部碰撞的部分進行調(diào)整。然后根據(jù)規(guī)范要求的結構梁位置、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，無法表達不同高度的管線布局，所以需要畫一個剖面來表達更詳細的布局。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，以表示更詳細的布置，便于管線的安裝

5.4 與各專業(yè)溝通后進行管線調(diào)整

在把各個專業(yè)的圖紙都匯總在一起，對于發(fā)生重疊或沖突的管線在更改之前要和各個專業(yè)的人員交流解決，要進行合理的調(diào)整，然后復核調(diào)整后的管線實用性和規(guī)范合理性。最后對于調(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 管線綜合設計其他注意事項

建筑地下室尤其是超高層建筑地下室結構復雜，管線也是最復雜的，整棟建筑室內(nèi)的所有設備和管線都集中在地下室中，室內(nèi)的給水、排水、消防等和相應的設備連接，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)和通風系統(tǒng)通過風管與室外連接;這些管線的匯集導致地下室中管線的設計布置非常的復雜而又繁瑣，這就需要我們精細化設計，科學合理的布置管線的走向。

因為機電總布置圖中是各個專業(yè)的圖紙都匯總在一起的，我們需要對圖紙重新進行處理，比如管線的圖層，管線的代號、管線的設備附件等。還要對管線的位置，尺寸、開始于終止的地點標識。

6、管線綜合設計意義

綜合以上的方法，我們對超高層地下室管線的綜合設計有了很好的解決方法，讓各個專業(yè)管線能夠合理的布置，對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。對于超高層建筑來說管線的綜合優(yōu)化設計，對整個建筑的實用性、功能性、舒適性、節(jié)能綠色建筑有著重要的意義，能夠提高建筑設計的品質(zhì)、施工質(zhì)量和觀感效果。對于超高層建筑結構復雜，管線多，做好各個專業(yè)管線綜合布置工作的管理與控制，對于超高層建筑來說是非常重要的和必須要實施的。

7、總結

綜合管線優(yōu)化設計與施工管理對于超高層建筑和其他建筑有著重要的意義，這是一個非常復雜而又繁瑣的工作，但對于建筑來說可以提高其整體的品質(zhì)，對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)的施工團隊和各個專業(yè)部門之間的相互配合，需要掌握綜合管道的知識，還要有著對超高層建筑的豐富施工經(jīng)驗，尤其是對BIM的設計知識，通過BIM模型可以提前了解施工前的管道布置線路，降低工程設計難度。明確了解業(yè)主甲方的設計要求，根據(jù)現(xiàn)場的實際情況來制定設計，只有這樣才能夠取得業(yè)主甲方的設計要求結果，也讓我們對超高層能夠順利施工。

參考文獻

[1]杜岳.機電管線綜合排布技術在建筑中的應用[J].施工技術，2015，44（ S2） ： 624-625.

[2]陳雪梅，陳瑋.高層建筑室內(nèi)管線深化設計探討[J].江西化工，2013（04）.

[3]王彩云.室內(nèi)綜合管線布置技術研究與應用[J].工業(yè)技術（科技創(chuàng)新與應用），2012：95.