論機電系統專業在裝配式建筑下的應用研究

李帥 孫海碧 譚天平 張洪坤 張強

中建八局第二建設有限公司 山東濟南 250000

“設計、施工、裝配式一體化”作為建筑工業化發展的“三個一體化”論之一是我國建筑工業化發展的必備因素，在國務院在2016年印發的《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》中提出，政府將加大對新式建筑的支持力度，爭取10年內裝配式建筑所占的比例在新建建筑中達到30%，因此，裝配式建筑將在我國建筑市場即全球最大的建筑市場中扮演者極其重要的角色。

在目前建筑工業化發展中主要表現形式為預制裝配式建筑，該裝配式建筑為工廠加工預制現場拼裝裝配，而機電系統作為完整且獨立存在的系統，采取預制裝配式結構，在材料、質量、工期、安全、成本、環保等方面具有顯著優點。同時響應國家可持續發展戰略目標，從標準化設計、工廠化生產、裝配式施工、信息化管理，最終達到工廠化大規模定制生產這一系列標準化流程已成推動建筑行業可持續發展的必然趨勢。

1 前期技術準備

在現有的預制裝配式住宅體系下，機電系統設計的關鍵之處在于，通過利用合理的豎井布置及管線排布，有效將管線占用空間高度降低，最大限度地在滿足管線可維修和更新的情況下降低成本。而實現該項關鍵最重要、最清晰、最直觀的手段是依托BIM技術建模。作為一項數字化工具，BIM技術通過參數化的模型將各類相關建造管理的數據、信息整合，從項目策劃開始，貫穿至生產、施工、運行和維護的項目全過程，有效實現裝配式建筑全生命周期的管理和控制，提高了生產效率，節約了施工成本，優化了項目工期。

BIM技術的應用可以在項目施工全過程全方位上都有體現，尤其在建筑設計階段、生產制造階段、建造施工階段、運營維護階段表現尤為顯著，可為建設方、設計方、生產方、施工方等相關協同工作提供便利。從整體裝配式機電系統來看，在前期檢驗各管線排布的協同工作及碰撞檢查的BIM模型建立，中期預制構件的現場管理、施工模擬仿真以及施工質量進度的成本控制，后期的運營維護，BIM技術可以起到舉足輕重的作用。同時借助BIM技術，能避免裝配式建筑“錯、漏、碰、缺”等施工問題，實現裝配式建筑一體化的協同管理，有效提升裝配式建筑整體建造及管理水平[1]。

作為21世紀建筑業改革的重要武器，BIM技術將成為裝配式建筑的發動機，加速建筑行業轉型升級，將建筑產業的工業化、信息化不僅局限于“紙上談兵”，更實現、融入到現實生活中。然而盡僅在裝配式建筑機電系統中，BIM技術的應用仍存在許多困難，相關技術標準不完善、人才培養不重視、社會行業認可度低等等，實踐是檢驗真理的唯一標準，想要BIM技術與現有裝配式建筑中的機電系統完全無縫結合，只有在實踐中繼續完善。

2 施工實踐應用

現階段想要改變裝配式機電系統技術的現狀可以通過采用標準化設計部品化建造的思路，運用成套技術集成體系對標準化設計、工廠化設計、裝配化施工與社會化供應相整合，結合現場機電系統裝配式的實際施工提煉出一套整體的住宅機電系統解決方案。其中，在現場實際施工生產中，電氣管線和給排水系統是機電系統裝配式所占比重最大的兩部分，因此，深入對電氣管線和給排水系統在裝配式建筑中的研究是機電系統裝配式必不可少的步驟。

2.1 電氣管線

電氣管線排布不管在傳統建筑還是在新型裝配式建筑中都占有相當大的比重，而施工后期的機電系統所產生最多的施工問題便是施工前期電氣管線的預留預埋工作是否做好。在裝配式建筑中，對于疊合樓板的水平線管，是敷設在疊合板之上的混凝土現澆層中的，而混凝土現澆層除考慮結構承重等安全因素之外便是電氣管線的走線方式及要求，因此管線優化必不可少，減少管線交叉是電氣設計的關鍵；針對于一次澆筑成型的預制墻構件，豎直的電氣管線在預制墻體內的疏通問題，廠家生產預構件時存在澆灌混凝土模具時堵塞管線問題，同時在與水平管線連接處的機械手孔位置必須要按照圖紙與水平管線對照準確，施工過程中的任何一點尺寸差錯都將對現時或日后的工程造成不可估量的損失及影響[2]。

2.2 給排水系統

對于給水管，在公共建筑中優先選擇吊頂敷設，住宅一般設置在樓板平層或者架空地板下方（有吊頂選擇吊頂）采取墻體內暗敷的方式，有必要在墻板上開槽時需注意豎向開槽而不要橫向開槽；針對排水系統，預制裝配式構件通常會將孔洞按照圖紙提供的尺寸預留出來，精裝修圖紙和PC構件圖紙的對照好壞會對后期施工產生巨大影響，確保工程專業圖紙標準尺度同實際的尺度相符合，對出現尺寸差別的工程項目及時修正。針對于排水系統，同層排水和異層排水是預制裝配式在排水系統中最重要的兩個需要注意的方面，其中同層排水相對于異層排水對于預制裝配式構件的生產難度大很多。在同層排水系統中，施工只需要考慮排水立管的設置，排水支管需要將排水三通預留出；而在異層排水系統中，衛生器具的排水管洞一定是按照精裝修圖紙來進行定位，嚴格遵守產品樣品和國家標準安裝圖集[3]。

當前的機電系統裝配式無論在施工技術還是后期使用上遠沒有達到成熟階段，其中深入現場，從實踐應用中探索機電裝配式是最直接最有效最有成果的路徑。

3 技術經驗總結

（1）在機電系統裝配式設計中必須注意設備及材料的通用化。設備及部件的規格、型號將導致預制裝配式構件生產的不統一，應盡量減少尺寸的變化，同時在預制構件到場之后，第一時間檢查預制構件上的點位位置及數量，確保施工能正常進行。

（2）現階段的新型裝配式建筑中的住宅，基本都采用精裝交房模式，在設計時務必對照好建筑圖紙與精裝修圖紙，機電點位的不一致將導致施工現場寸步難行，同時在設計方應在管線穿梁、板、墻時將水平定位尺寸及安裝高度標注好，方便預制構件廠家生產時孔洞的預留。

（3）在裝配式預構件廠家生產的過程中，注意線管、線盒的成品保護問題以及堵塞疏通問題，線盒損壞修改困難，線管澆筑在混凝土里面，需要疏通難度極大，該兩種問題的產生警示廠家自身要做好一定的品質把控。

（4）當前機電系統裝配式的管線都是預留預埋在預制構件內混凝土一次澆筑成型的，對以后的維修會有較大的難度，考慮采用新工藝，可參照日本KSI住宅經驗，將機電系統與裝配式主體結構分離，或吊頂內安裝或利用貼面墻技術或采取排水集合器技術，盡量減少預制構件內的電氣管線。

（5）在樓板內暗敷管線施工時需要注意的是施工工序的問題，該電氣管線鋪設是在樓板的第一層鋼筋網完畢之后進行的，然后土建會繼續進行第二層鋼筋網的鋪設，把握好最佳的管線鋪設時間，施工進度跟進，保證工期正常進行。

（6）在預制構件安裝時，一定嚴格按照設計方案及設計圖紙進行，遵守國家設計規范及安裝要求進行安裝，提升效率，減少浪費，節約成本[4]。最后在全部安裝完畢后，工完場清并且仔細檢查，之后進行調試。

4 結語

基于新型建筑工業化大力發展的形勢下，機電系統作為裝配式建筑系統四大子系統之一是裝配式建筑的重要組成部分，機電系統實現其設計、加工、裝配一體化對整個裝配式建筑工業化發展有著重大意義。同時機電系統裝配式是新型建筑的一種全新的建筑形式，對于提升經濟效率、改善傳統工藝、優化資源分配有著極其重要的作用。