基于BIM技術的商業綜合體管線綜合優化策略研究*

韋 良，甘佩仙※

（1.廣西大學土木建筑工程學院，南寧 530004；2.廣西大學建筑與土木工程虛擬仿真實驗教學中心，南寧 530004）

0 引言

隨著建筑業發展，商業綜合體在近5 年進入井噴式發展，在不同的城市中，商業綜合體已經逐漸成為一個城市的標志建筑。另一方面隨著BIM 技術日益發展與推廣，在商業綜合體中應用BIM 技術已經越來越普遍。而就目前的BIM 應用過程，宋文強等[1]經過系統分析，認為BIM 應用中，機電管線綜合的價值最高，達85%以上。在實際應用當中，機電工程在進行深化方面是也是最能體現BIM 的直接價值，所以是最受歡迎的。其中主要是因為BIM 技術突破了原來的二維設計局限，進行三維深化，同時解決了機電工程本身多專業、多功能的復雜特性，實現了機電工程綜合深化、優化的目標，減少施工階段的設計變更與返工。但是想要管線綜合的優化實現真正的可落地，特別是在商業綜合體這樣的大型、復雜的機電工程中，管線綜合的優化落地是值得研究的。

國內對管線綜合優化方案的策略做了大量研究。Kalasapudi V S[2]提出基于關系的新型框架，基于自動空間的變化分析，利用3D 激光技術對MEP 組件與空間關系的提取，從而識別大型建筑模型的許多變化，并且能夠揭示這些變化在整個大型建筑設施中的級聯效應。文獻[3-6]從分析中總結了一般性管線綜合優化研究，總結結合出管線綜合排布的一般原則。文獻[7-12]以實際項目探索了BIM 技術在商業綜合體中管線綜合的應用。龍丹鳳[13]利用Matlab 工具箱進行變成，基于成本最優進行管綜排布，同時用模糊效益評價專家打等方法計算投資收益率，得出結論：管線綜合的排布方案改善可以直接提升管線綜合的質量，有利于BIM 技術的進一步發展。上述文獻中，各方研究一方面總結了應用BIM 技術進行管線綜合排布的一般原則及策略，另一方面從實際項目中對商業綜合體進項管線綜合進行嘗試總結，但是均沒有涉及到針對商業綜合體特性，對關鍵節點的管線綜合優化方案的策略及思路進行研究，因而商業綜合體的管線綜合方案的優化目前是存在較大問題的。

本文基于BIM 技術，以現在使用較多的REVIT 軟件為工具，從商業綜合體的特性研究出發，總結商業綜合體的管線綜合優化主要方向，以及商業綜合體的管線綜合優化的一般原則。最后根據商業綜合體常見特殊管線需要做的特殊處理，進行歸納總結。最終得出一套可直接用于商業綜合體的管線綜合方案的優化策略，旨在方案可實際指導施工、節省成本，為相關人員提高工作效率。

1 商業綜合體的一般特性

李靜波[14]將商業綜合體定義為：城市經濟集約化增長的重要物質載體，功能構成上以商務、商業為核心職能，輔以居住、文娛、游憩、會展等相關職能，并形成各功能互為價值鏈的有機整體。由此可知，商業綜合體主要以商業為主要功能目標，同時兼顧居住、文娛等其他目標。而商業綜合體由于本身體量較大，綜合摻雜不同功能的建筑，如辦公樓、酒店、影院、住宅、商業等。故相應的配套機電工程也會相對常規機電項目更復雜。具體體現在專業系統多、特殊管道多、管線密集等方面。

2 管線綜合優化一般原則

除了滿足凈高目標外，值得強調的是，管線綜合優化方案的基本目標是可指導施工，否則管線綜合優化方案則是紙上談兵，實現不了其原始價值。但是由于BIM技術用于管線綜合方案中的時間不久，目前的研究中的管線綜合優化的方案及技術，考慮到最后施工極少，這也是許多使用BIM 進行優化后無法落地的主要原因。故本研究在考慮可施工下，甚至實現可運營維護，總結出管線綜合優化的一般原則。

排布總體原則：（1）堅持小管讓大管、有壓讓無壓、冷水水管讓橋架、排水管優先；（2）優先考慮各專業管線綜合考慮支架共用，節省成本；（3）走道預留不少于0.35 m 的維修空間；（4）管線距墻預留至少150 mm操作空間；（5） 上下層管線垂直間距不少200 mm；（6） 優先考慮單層排布，空間不足時考慮多層排布；（7）應安裝專業分組，同層管線中，盡量少或沒有專業間的穿插，以專業分組明確為優。間距指管線間管外壁（包含保溫棉）間距。

基于此原則上，還有一些施工性原則、規范性原則以及功能實現的基本底線，還需要特別注意，主要涉及到管線間的間距、使用的管件是否常見等方面。

首先，對于管線間的間距，本文在綜合考慮規范性及實際項目經驗后，總結出各專業間的建議最小間距，如表1所示。

表1 管線間水平間距mm

其次，在管件上，由于Revit 軟件上各類的族均有，但是市場上常用管件是有限的，如果管線綜合方案中的模型大量使用了預制類管件，將導致最后管線綜合方案無法實施。所以在管線方案中，水管的管件一般只有90°彎頭，特別是鐵類管件，同時水管翻彎時應只考慮90°翻彎。橋架翻彎上，特別是強電橋架，考慮電纜較大，難以敷設，首先應考慮少翻彎，必須翻彎時應只考慮30°、45°翻彎。

再者，暖通風管必須保證風口附近有足夠空間，保證風管可以使用，一般風口附近300 mm無障礙物。同時暖通風管在安裝防火閥附近必須預留200 mm以上的安裝空間，否則防火無法正常安裝，風管無法正常使用。另外，風管若從風井接出，應該關注風井預留洞口是否滿足風管尺寸。

最后，管線綜合優化方案中，涉及大量優化，會發生管線路由的修改，在此過程中，應注意規范原則。本研究在綜合規范要求下，將項目中常見的優化原則總結在如表2所示。

表2 管線優化的基本原則

3 商業綜合體管線綜合優化策略

3.1 商業綜合體的管線綜合優化的重點區域

在管線綜合方案中，直接與商業綜合體的功能目標聯系的是：管線占用的機電安裝空間，即建筑安裝完機電管線后，天花板下能給予建筑直接使用的凈高，以下均用凈高表示。因為基于商業功能目標下，在目前為節省成本而極致的壓縮層高的大環境中，管線安裝使用的空間會直接影響凈高。在同等條件下，凈高高的地方比凈高低的地方要顯得更高級、更大氣是眾所周知的。所以商業綜合體的管線優化方案的直接目標是提高凈高。在此目標下，商業綜合體管線綜合優化的重點關注區域在于：地下室及其車輛出入口、電梯廳及其出入口、大廳及其主出入口、客人主過道、商鋪。

地下室及其車輛出入口：由于地下空間開發成本極高，故地下室的層高一般都往極限壓縮，在此前提下，地下室在安裝完設備管線直線，還應該滿足《住宅設計規范》中停車位凈高要求不應低于2 m，行車道凈高不應低于2.2 m。在預留20 mm 的支吊架空間下，停車位凈高要求不應低于2.2 m，行車道凈高不應低于2.4 m[15]。車輛出入口，應滿足《汽車庫建筑設計規范》要求，一般小型車坡道最小凈高應不低于2.2 m，中、大型貨車通道及坡道最小凈高不小于4.2 m[16]。由于地下室的車位比車道凈高要求低，所以在做管線優化時，可以優先盡量將除噴淋管線外的其他管線往車位排布，盡量保證車道空間，同時車道空間大，也給予人員較大的舒適感。

電梯廳及其出入口：由于電梯廳及其出入口是人員流動性最大的地方，客人流量最大，所以此處應盡量提高凈高，按照現行建筑經驗，大部分凈高在3 m以上。

大廳及其主出入口：大廳及其主出入口是商業綜合體給人的第一印象，主要舒適感都來源于此。所以此位置應該盡量提高凈高，目前像萬達等大廳及其主出入口，凈高在4 m以上。

客人主過道與商鋪應該一起考慮，考慮運營及日后維護，不影響商鋪的正常運營，同時在建筑舒適性下，由于商鋪的客人的常駐空間，過道是流動空間。所以在保證客人主過道的凈高下，應首先考慮商鋪不排布非必要管線，管線排布主要放置在過道上，不占用商鋪凈高空間[17]。

3.2 商業綜合體的特殊管線

除前文所述的基本原則外，商業綜合體中常常包含酒店、辦公樓等多類建筑，而此類建筑一般都含有一些特殊管線，這些特殊管線在管線綜合優化方案中，應針對其特性特殊處理，以達到可施工、功能實現、節省空間的目的。經總結，商業綜合體常見的主要特殊管線有：大管徑空調管道、廚房排油煙管、虹吸雨水管、熱水管。

大管徑空調管道在商業綜合體是常見的，因為商業綜合體常常擁有配置大型的中央空調系統。對于管徑大于或等于250 mm 的管道，管徑間間距不僅要考慮保溫棉，更要考慮此類管道支吊架較大，更重要的是因其彎曲半徑的限制，其相互間的管道水平間距如表3所示。

熱水管管線一般以排至上方為優，因為熱水管易產生水蒸氣，若其他比其低溫的管線在其上方，水蒸氣會遇冷從而在其他管線上產生水珠，影響其他管線的使用壽命及功能性。因為橋架內部放置大量電纜或者光纖，導致橋架對水及高溫極為敏感。一方面水對電纜或光纖本身就有腐蝕作用，但更重要的是水極易引起電路短路等重大問題，會造成建筑功能實現受阻及設備短路燒毀等經濟損失問題。另一方面，電纜在高溫的環境下，也會造成電路短路等問題。所以橋架的排布優化，應該注意與高溫管線或水管之間關系，保證橋架內電纜或者光纖的長久正常使用。

虹吸雨水管是一類依靠虹吸壓力實現雨水排放的管道，這是一類無壓管，所以不允許翻彎，其次虹吸雨水管安裝時有單獨的支吊桁架在其管道上方，所以必須保證虹吸雨水管其上方無阻礙，最重要的是虹吸雨水管的集水器安裝對于立管有高度要求，所以排布虹吸雨水管時，其管道外壁距離板至少0.6～1 m 以上，方可實現虹吸雨水管正常使用與安裝。

母線槽由于其彎頭需要定制，成本代價高，同時翻彎施工難度極大，所以母線槽盡量不翻彎。

在暖通系統中，高溫高油煙管是一類特殊的風管，主要用于廚房系統，將廚房的油煙通過管道排向油煙井。因為其本身高溫的特性，首先應盡量往上排，與其他管線特別是橋架保持盡量大間距，同時大部分排油煙管是無壓管。所以應考慮其坡度及不翻彎。

最終本研究總結關于商業綜合體的特殊管線處理方案，如表3所示。

表3 特殊管線

4 結束語

綜上所述，可以得知目前商業綜合體的管線綜合優化方案研究存在研究的不足，主要是無可適用于商業綜合體的管線綜合優化策略。本文在總結項目經驗的前提下，通過規范要求校正，進一步分析商業綜合體的特性，對商業綜合體管線優化的主要關注區域為地下室及其車輛出入口、電梯廳及其出入口、大廳及其主出入口、客人主過道、商鋪。明確管線綜合方案的基本目標及方向。綜合考慮可施工性及規范要求的前提下，進行管線綜合優化的一般原則進行總結闡述，特別分析商業綜合體的常見特殊機電管線的特性，強調特殊管線需要進行非常規的處理，全方位地為商業綜合體的管線綜合優化方案提出明確的思路及方法。