上海國家會展中心綠色機(jī)電施工技術(shù)應(yīng)用分析

江 強(qiáng)（上海市安裝工程集團(tuán)有限公司，上海 200080）

1 大型會展綜合綠色機(jī)電施工

在國內(nèi)，迅速崛起的會展經(jīng)濟(jì)成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推進(jìn)器和新亮點(diǎn)，并已成為眾多城市的新景觀。顯著的經(jīng)濟(jì)社會效益使其日益受到高度重視，各地競相投資建設(shè)會展場館設(shè)施。在會展經(jīng)濟(jì)推動下必然持續(xù)的建造大型展覽館來滿足市場需求。在水、電、風(fēng)各專業(yè)開展綠色機(jī)電施工綜合技術(shù)的研究，將有利于會展綜合體項(xiàng)目在建設(shè)與運(yùn)營生命周期內(nèi)的節(jié)能環(huán)保[1]。大型會展綜合體項(xiàng)目需要在綠色施工中不斷積累建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，降低建設(shè)能耗、造價與工期，提高建設(shè)質(zhì)量與安全。上海國家會展中心項(xiàng)目總建筑面積 147 萬 m2(其中地上 127 萬 m2)，是目前世界上面積最大的建筑單體。本文介紹上海國家會展中心在建設(shè)過程中運(yùn)用的部分綠色機(jī)電施工技術(shù)，希望能為今后類似工程提供借鑒。

2 上海國家會展中心項(xiàng)目中綠色機(jī)電安裝技術(shù)運(yùn)用案例

2.1 大口徑雙層螺旋保溫風(fēng)管施工關(guān)鍵技術(shù)

本工程每個展廳屋面由 16 榀鋼結(jié)構(gòu)桁架組成，屋面單榀桁架最大跨度達(dá) 108 m。單層展廳為無柱空間，凈空高度達(dá)到近 40 m；雙層展廳首層層高 16 m，二層凈空高度達(dá)到 22 m。

本工程在安裝桁架內(nèi)大口徑螺旋保溫風(fēng)管時主要面臨以下幾個難題：① 風(fēng)管的安裝都在高空完成，高空作業(yè)量大，危險性高；② 風(fēng)管重量重，口徑大，對于安裝工藝和高空運(yùn)輸要求高；③ 風(fēng)管高空定位和水平調(diào)節(jié)難；④ 受整體工期影響，風(fēng)管安裝工期短。

由于此前并無超高大空間桁架內(nèi)大口徑螺旋風(fēng)管的施工經(jīng)驗(yàn)，所以前期通過查閱相關(guān)資料，借鑒了北京的中國國際展覽中心(新建)項(xiàng)目大空間雙層螺旋風(fēng)管的施工經(jīng)驗(yàn)，并進(jìn)行對比改進(jìn)，最終采用的方案為：風(fēng)管總管在鋼結(jié)構(gòu)桁架內(nèi)拼裝完成后隨桁架進(jìn)行吊裝，支管及風(fēng)口采用移動升降平臺或吊籃進(jìn)行安裝。

相比傳統(tǒng)高空風(fēng)管安裝，風(fēng)管的總管在地面拼裝后整體隨桁架吊裝的方案具有安全性高、操作簡單、運(yùn)輸頻次少等優(yōu)勢，同時可進(jìn)一步縮小風(fēng)管的漏風(fēng)率和建設(shè)工期。在風(fēng)管支管施工前，經(jīng)過軟件計(jì)算分析，確定懸掛式作業(yè)平臺的受力能滿足施工要求，可以充分保障施工安全。由于工程量大，僅此平臺的運(yùn)用，相比搭設(shè)滿堂腳手架的施工工藝就能節(jié)約超過 600 萬元以上的建設(shè)成本及縮短 3 個月左右工期。

2.2 超高大空間空調(diào)系統(tǒng)氣流組織的仿真預(yù)測

高大空間內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)常會發(fā)生溫度和氣流不均勻的現(xiàn)象，但由于在調(diào)試過程中氣流組織不可視，這一問題很難被發(fā)現(xiàn)，往往會影響空調(diào)后期的運(yùn)行效果。在以往工程中，常常根據(jù)業(yè)主的要求將風(fēng)量調(diào)高以滿足空調(diào)制冷或采暖要求，從而導(dǎo)致了運(yùn)行能耗和系統(tǒng)噪聲的上升。近年來，隨著計(jì)算流體動力學(xué) (Computational Fluid Dynamics，簡稱CFD) 技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟運(yùn)用，這一問題的有效解決成為可能。

技術(shù)人員在計(jì)算機(jī)中建立了空館的仿真模型，并進(jìn)行計(jì)算網(wǎng)格的優(yōu)化，根據(jù)冬夏季的實(shí)際工況，輸入了各類邊界參數(shù)和公式進(jìn)行計(jì)算。仿真后期對場館中人員活動頻繁的不同高度層進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，門口處和場館中央位置為溫度、氣流不合理區(qū)域。

隨之再對計(jì)算模型進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，確定不合理流場的位置，尋找解決方法。從 Boussinesq 假設(shè)出發(fā)，加入雜交網(wǎng)格與亞松弛技術(shù)，提高計(jì)算精度，發(fā)現(xiàn)中心不合理溫度區(qū)域的出現(xiàn)是兩側(cè)氣流較為充足而中間氣流不足導(dǎo)致的，因此可以適當(dāng)?shù)丶哟笾行膰娍诘牧髁浚瑫r縮小兩側(cè)靠墻部分噴口的流量，從而確保在送風(fēng)量不變的條件下加大場館中心區(qū)域的氣流量，使溫度場更加均勻。門口的氣流不合理現(xiàn)象，則可以通過加裝風(fēng)幕機(jī)得以有效解決。經(jīng)過比較，空氣幕的安裝能有效縮小空調(diào)的能耗。同時經(jīng)過 CFD 精確地預(yù)測，能有效避免調(diào)試過程中的各種問題，降低造價和工期。仿真對溫度場的改善效果如圖1 所示。

圖1 仿真對溫度場的改善效果

2.3 輕型裝配式支吊架在大型展館中的應(yīng)用

本工程在超高大空間的鋼桁架內(nèi)布設(shè)大口徑風(fēng)管、消防水管、強(qiáng)弱電纜橋架等眾多專業(yè)管線，各專業(yè)管線之間以及各管線與鋼桁架結(jié)構(gòu)復(fù)雜交叉；熱力機(jī)房設(shè)備多，風(fēng)管、水管、電纜橋架等專業(yè)管線種類多、數(shù)量大、集中度高，且水管管徑大；平面車道上方機(jī)電管線密布空間有限。如使用傳統(tǒng)的支吊架，現(xiàn)場動火作業(yè)和高空作業(yè)工作量大，而且不美觀。

輕型裝配式支吊架在本項(xiàng)目中得到了大量應(yīng)用，按各分項(xiàng)工程劃分如下：通風(fēng)與空調(diào)分部的風(fēng)管支吊架；建筑給排水及采暖分部的局部地下機(jī)房、輔樓、地下室、空調(diào)機(jī)房、大小管溝、展廳明露區(qū)域，中間走道的消火栓系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)管道支吊架；建筑電氣分部的照明、動力橋架支吊架。

在輕型裝配式支吊架的安裝前期，先通過 BIM 模型確定安裝位置、安裝工藝，接著根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際條件進(jìn)行支吊架受力計(jì)算，確保支吊架設(shè)置的合理性與安全性。輕型裝配式支吊架特性分析，如圖2 所示。

圖2 輕型裝配式支吊架特性分析

輕型裝配式支吊架在大空間內(nèi)的綠色機(jī)電技術(shù)主要包括：支吊架在復(fù)雜交叉情況下的選取理論、支吊架的設(shè)置技術(shù)、支吊架的裝配和安裝技術(shù)。通過對以上關(guān)鍵技術(shù)的研究，有效地解決了超高大空間輕型裝配式支吊架的選取、設(shè)置和安裝問題，進(jìn)而形成了一套相對成熟的輕型裝配式支吊架施工工藝。

輕型裝配式支吊架綜合技術(shù)的開發(fā)有利于節(jié)能與減排，可以節(jié)約用鋼量及相應(yīng)的煤、電、交通運(yùn)輸量，同時減少冶煉過程中的 CO2排量。由于安裝工序中無現(xiàn)場進(jìn)料、切割、焊接、鉆孔等作業(yè)，因此大大降低了傳統(tǒng)安裝作業(yè)引起的各類污染。

2.4 狹小空間管線排布施工關(guān)鍵技術(shù)

為實(shí)現(xiàn)場館內(nèi)的各項(xiàng)功能，在展覽館的地面布置了大小不一的展溝，溝中敷設(shè)有錯綜復(fù)雜的各類機(jī)電管線。主展溝寬 2 m、深 1.8 m，布置了 DN100 給水管、DN150 壓縮空氣管、DN200 消防水管、DN150 排水管、弱電橋架、消防線槽和澆注密集型母線。支展溝寬 0.55 m、深 0.9 m，布置了PPR65 給水管、DN70 壓縮空氣管、DN65消防管、PVC100 排水管、弱電橋架、消防線槽和強(qiáng)電橋架。

本項(xiàng)目展溝(特別是支展溝)的施工空間狹小，需要在0.55 m 寬的空間內(nèi)靈活布置各類機(jī)電管線和支架，并有效保證施工質(zhì)量。

針對上述難題，分析單/雙層展廳主、支展溝的不同形式，及溝內(nèi)電、氣、水等不同管線的布置和水、電展位箱的安裝，運(yùn)用 BIM 技術(shù)進(jìn)行前期管線綜合排布，確定電、氣、水不同專業(yè)共溝施工的程序，解決支展溝窄且深、不利施工的難題。

展溝內(nèi)各類管線的施工順序?yàn)椋菏紫仁歉黝惲黧w介質(zhì)管系統(tǒng)安裝，包括壓縮空氣系統(tǒng)管、給排水系統(tǒng)管、消火栓系統(tǒng)管、地噴預(yù)留系統(tǒng)管(遵循先總管、后支管，先大口徑管、后小口徑管的原則)；其次是敷設(shè)強(qiáng)弱電橋架，橋架安裝應(yīng)平直整齊、水平；再次是母線槽澆注、電纜系統(tǒng)敷設(shè)，包括母線槽的制作、安裝和電纜沿支架或橋架敷設(shè)；最后是展位箱的安裝，包括展廳上、下層的強(qiáng)弱電展位箱和水氣箱安裝。

3 結(jié) 語

在上海國家會展中心項(xiàng)目中，除了上述的綠色機(jī)電施工技術(shù)，還針對大口徑直埋熱力管線、超高大空間電氣系統(tǒng)頂部燈具支架安裝、展位箱機(jī)電管線安裝等技術(shù)展開了綜合研究。研究成果為現(xiàn)場衛(wèi)生整潔及文明有序的施工作業(yè)奠定了良好的基礎(chǔ)，同時有助于控制工期、造價、質(zhì)量和保障安全，對未來綠色施工起到了指導(dǎo)與借鑒作用。

大型會展綜合體機(jī)電種類涵蓋面廣，因此在國家節(jié)能減排趨勢愈發(fā)強(qiáng)烈的社會背景下，對其展開綠色機(jī)電綜合技術(shù)的研究有著重要意義。希望本文所得到的結(jié)論，對綠色機(jī)電安裝工程具有一定的參考價值。

[1] 湯毅,潘健,陳曉文,等. 信息化管理和仿真技術(shù)在綠色機(jī)電安裝工程中的應(yīng)用[J]. 安裝,2015(7):59-61.