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，隨著超高層建筑數量不斷增多和標準規范的不斷提升，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化設計排布，這樣不僅可以提高機電管線施工質量，避免各種機電管線在排布時出現碰撞和沖突，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大樓中不同的功能區域劃分來要運行不同參數的設備和管線，有些區域要獨立的運行，比如商業和住宅運行的參數是不同的，管線設備也是不一樣的，同時消防系統更加的復雜。

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、設備轉換層和核心筒的地方，整體建筑結構緊湊，公共區域面積較小。

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

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設計難點和各專業之間的協調、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籌協調好以下3個方面的空間關系。

[1]同一個專業不同系統管線間的關系：保證各系統的完整性，經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進行復查核對，如各類風系統的風量、風速，水系統的流量、流速，電纜橋架的容量，配電柜所有出線容量分配及電纜規格等。

[2]各個不同的專業管線的關系：要根據業主甲方的設計要求和規范標注，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，觀感性、排布整齊美觀，還有前期施工的可操作性。

[3]機電系統與建筑結構精裝修等其他專業間的關系：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

首先我們要做好規劃，要盡可能的減少線路的交叉與碰撞，如果發現管道有十字交叉時我們要很好的利用梁內的空間，在保證管道設計彎曲半徑下，有壓管道，橋架和風管經過梁內空間時不要與其它的管道發生沖突，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;熱介質管道在上層，冷介質管道在下層;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

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，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 各專業聯合

在前期由于機電方面的資金的不足導致建筑設計和現場的機電需求有較大的矛盾，這需要提前與業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。在管線與建筑發生碰撞的地方，應協調改變門的高度和墻體的更改，多個專業聯動配合來解決出現的問題，并提出優化方案。

4.3 細部調整

宏觀調整后，應對過道管道進行局部細化，即仔細復核計算各系統的管道尺寸，并對管道尺寸進行最大程度的優化，使其符合原來的設計標準，比如在合理的風速范圍內盡可能提高風速，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，宜優先選用共用支吊架，減少支吊架的數量，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 各專業圖紙處理

首先我們對各專業的圖紙進行合并，用不同的顏色和圖層進行區分各種管線，對給排水、暖通、電氣等專業統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 各專業管線匯總于底圖

在底圖上把各個設備專業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整、移動或排列，在局部碰撞的部分進行調整。然后根據規范要求的結構梁位置、梁高、建筑高度、凈高重新調整排列。由于平面圖上的管線已經層層疊加，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 與各專業溝通后進行管線調整

在把各個專業的圖紙都匯總在一起，對于發生重疊或沖突的管線在更改之前要和各個專業的人員交流解決，要進行合理的調整，然后復核調整后的管線實用性和規范合理性。最后對于調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，整棟建筑室內的所有設備和管線都集中在地下室中，室內的給水、排水、消防等和相應的設備連接，與室內外連接，把污水廢水都排到市政污水管網，電纜和配電房連接;中央空調和通風系統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。通過合理的優化管線，利用合并、管線走近、少返彎的布局、盡可能的使用聯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返工現象。對于超高層建筑來說管線的綜合優化設計，對整個建筑的實用性、功能性、舒適性、節能綠色建筑有著重要的意義，能夠提高建筑設計的品質、施工質量和觀感效果。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，對于施工方來說可以降低成本，降低施工難度。但要做到合理的優化管線，需要我們專業的施工團隊和各個專業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。明確了解業主甲方的設計要求，根據現場的實際情況來制定設計，只有這樣才能夠取得業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.高層建筑室內管線深化設計探討[J].江西化工，2013（04）.

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