應用三維制圖技術綜合布置機電管線

□文/王惠桐 宗緒堂

□宗緒堂/中國建筑第八工程局有限公司天津分公司。

應用三維制圖技術綜合布置機電管線

□文/王惠桐 宗緒堂

天津市南開醫院擴建工程機電施工中，為有效解決各機電專業管線交叉沖突，合理安排施工順序，應用三維制圖技術繪制了三維仿真模型，直觀、清晰地解決了合理布置各大型設備及管線的難題，提高了工作效率，降低了施工成本，總結出一套可靠實用的綜合施工技術。

三維制圖；綜合布置；機電管線

隨著現代公共建筑功能的增加，各種高新技術不斷應用于建筑中，機電工程所涉及的專業內容逐漸增多，機電安裝不再是將設備安裝好、管線連接好。如何在有限的空間內合理地布置各種設備和管道，盡最大限度地節約出可用空間，增強建筑物的美感，成為施工中需要解決的關鍵問題之一。

機電施工中所用的二維圖紙反映的實體比較抽象，缺乏直觀的實物視覺效果；又因為各設計專業自成系統，獨立性較強，所以在設計、施工過程中很難進行有效溝通，以至在施工過程凸顯設備和管線布局不合理等問題，浪費大量的人力、物力。采用三維制圖技術對建筑物標準層、設備機房等關鍵部位建立三維仿真模型，多專業管線排布實現可視化、立體化，便于各專業之間的協調和溝通，是解決上述弊端的有效方法。

1 三維制圖技術簡述

機電工程管線三維制圖技術是以二維平面設計圖為依據，按照實際比例，通過三維技術建立建筑結構、機電管線和大型設備等模型，利用三維技術的繪圖、視檢等工具對模型中各專業管線和設備進行綜合排布及優化，結合傳統施工經驗，消除施工過程中不確定因素的影響，最終實現施工全過程的立體化、可視化管理，加強施工過程的預控能力，有效指導施工。

2 工程實例

2.1 工程概況

天津市南開醫院擴建工程總占地面積約11500 m2，總建筑面積約 83080m2，分為 A、B、C、D共 4個分區，主樓A、B區地下1層，地上16層，局部17層，高度77.4m，剪框結構；C區裙房地下1層，地上3層；D區裙房地下1層，地上4層。該工程機電各專業管線布置密集且施工環境比較復雜，施工難度大。

2.2 綜合管線的設計原則

綜合管線主要包括給排水專業管線、空調通風專業管線及電氣專業管線。給排水管線主要包括給水管，又分高區、低區、裙房給水管；熱水管，又分高區、低區、裙房熱水管；排水管、雨水管、消防栓給水管、噴淋管以及中水管等。空調通風管線主要包括空調風管、平時送回風管、消防排煙管、空調冷凍水管、冷凝水管以及冷卻水管等。由于電氣專業管線占用空間較少，因此在設計綜合管線時只是將動力、照明、弱電等配電橋架納入設計范圍。

以各相關專業提供的圖紙及國家規范作為機電專業管線綜合的設計依據，各種管線的平面排列及標高設計相互發生沖突時，先按以下原則處理。

1）壓力管道讓無壓(自流）管道；

2）可彎管道讓不可彎管道；

3）小管徑管道讓大管徑管道；

4）冷水管道讓熱水管道。

2.3 標準層三維設計與優化

南開醫院擴建工程A、B區6層以上是住院部，為標準層。考慮病房的實用性、舒適性，要求房間吊頂標高2.8m，患者走廊吊頂標高2.6m，寬2.75m。根據建筑圖和結構圖按1∶1繪制標準層三維建筑仿真模型，詳細了解走廊中主梁位置、梁底及吊頂標高，以便確定安裝各管線所需的實際空間。

標準層中患者走廊機電管線包括空調冷凝水管、新風道、排煙風道、消防噴淋管及強弱電橋架。由于走廊空間小、管線多，為保證走廊高度和工程觀感，該區域管線綜合布置是三維設計的重點。

根據各專業設計圖紙,在三維模型中繪出管線；查看各專業管線之間是否有交叉碰撞等現象；最后綜合考慮各專業管線功能，綜合支架、施工順序、橋架穿線、檢修等情況確定走廊中各管線標高及間距。表1為走廊內各專業管線構成情況，圖1為按原專業設計圖紙繪制出三維管線排布出現的管線交叉等影響施工的情況。

表1 患者走廊內各專業主管線構成情況

根據三維模型中反映出管線交叉沖突情況，綜合考慮施工順序及后續檢修情況并根據規范對于局部管線復雜、施工空間有限的部位，優化各管線的路由與標高，使各專業管線均得到合理的布置，消除管線交叉沖突的現象，便于后續施工及檢修。見圖2。

2.4 制冷機房三維設計與優化

制冷機房是本工程的另一項施工難點，機房有4臺制冷機組、5臺空調冷凍水循環泵、5臺冷卻水循環泵、15臺配電柜等設備與大型管道，其中空調冷凍水、冷卻水主管道管徑較大（螺旋焊縫鋼管，DN300～400 mm）。制冷機房空間有限且結構不規則，布置設備管線難度很大。先依據設備廠家給定的設備型號尺寸、各專業圖紙建立機房的三維模型；再綜合考慮現場施工條件，通過檢視窗口綜合考慮管線路由標高及機房的整體感觀效果，在原基礎上進行調整、優化；最后將修改后的結果反饋回三維模型中，檢驗其效果，確定各專業設備的相對位置及管線路由標高。圖3為制冷機房的三維模型。

由圖3可以看出制冷機房空間有限，大型設備與管線相對集中，按照規范要求對制冷機房進行深化設計僅靠二維圖紙很難完成。在二維圖紙基礎上，利用三維制圖技術1∶1比例繪制出機房的三維模型，使其內部各專業設備及管線可視化、具體化，便于各專業設計及施工人員協調與溝通，綜合考慮各專業施工情況，使機房內的設備和管線得到合理布置，減少了施工過程中的返工次數，節約了材料和人工成本。

3 結論

當前的建筑工程中機電專業日趨復雜，為總承包管理提出了更高要求。三維制圖技術應用于機電總包管理過程中，可以使抽象實物具體化，實現可視化管理，使各專業人員之間有效地協調和溝通，便于工程技術人員在施工過程中進行動態控制，提高施工質量。通過實際證明，三維制圖技術實用、有效，為綜合排布機電管線提出新思路、新方法。

TU85

C

1008-3197（2011）03-18-02

2011-01-06

王惠桐/男，1982年出生，碩士，工程師，中國建筑第八工程局有限公司天津分公司，從事工程技術管理工作。

□宗緒堂/中國建筑第八工程局有限公司天津分公司。