王海龍 ，高將

（中交（西安）鐵道設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710075）

0 前言

機(jī)電安裝工程涉及給排水、暖通空調(diào)、建筑電氣、樓宇智能化等多個(gè)專業(yè)，每個(gè)專業(yè)都要求將不同的“介質(zhì)”輸入至建筑物或從中輸出，以滿足對象的使用目的或所需的建筑環(huán)境要求，這一目的的達(dá)到必然要求一套復(fù)雜的管線工程。但在管線的設(shè)計(jì)階段，往往是不同的公司或不同的專業(yè)人員對各自專業(yè)的管線進(jìn)行設(shè)計(jì)，若彼此之間缺乏溝通，在管線的水平布置方向，也就是建筑走廊內(nèi)，就會出現(xiàn)管線之間交錯(cuò)碰撞的現(xiàn)象。在機(jī)電管線綜合設(shè)計(jì)時(shí)，如何協(xié)調(diào)好各專業(yè)的具體要求，并充分考慮施工現(xiàn)場實(shí)際情況，科學(xué)規(guī)劃，合理布置，避免管線碰撞的現(xiàn)象，是每一個(gè)機(jī)電深化設(shè)計(jì)師必須面對的問題。

1 管線綜合的概念

在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段，機(jī)電安裝工程各專業(yè)往往是在同一個(gè)建筑專業(yè)底圖的前提下對各自專業(yè)進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)。與人進(jìn)出建筑物的路徑類似，管線在建筑物內(nèi)部可以分為豎直和水平兩個(gè)方向，豎直方向也就是各專業(yè)管井，往往由建筑專業(yè)協(xié)調(diào)機(jī)電各專業(yè)進(jìn)行統(tǒng)一定位。但在水平方向上，也就是在建筑走廊內(nèi)，每個(gè)專業(yè)在設(shè)計(jì)的時(shí)候都是把管線居中放置，對高度設(shè)置也沒有考慮其他專業(yè)的具體要求，這就為項(xiàng)目在施工階段留下了隱患。施工單位必須抽調(diào)專業(yè)人員對各專業(yè)圖紙進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，也就是機(jī)電管線綜合。

也有的工程直接將管線綜合稱之為圖紙深化[1]，這樣理解稍顯片面。在工程現(xiàn)場，設(shè)計(jì)院繪制的管線圖紙有時(shí)候不便于施工，或者根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)有更合理的布置形式，為了降低建造成本，在和甲方和設(shè)計(jì)院做好溝通的基礎(chǔ)上，施工單位根據(jù)施工現(xiàn)場具體情況，對設(shè)計(jì)院的相關(guān)圖紙按照施工要求進(jìn)行細(xì)化優(yōu)化都可以稱為圖紙深化。工程上，建筑設(shè)備專業(yè)的深化可以指單純的給排水、暖通、電氣管線按照施工要求優(yōu)化，也可以指這三種的綜合，即機(jī)電管線綜合。

機(jī)電安裝工程施工前的總體策劃是保證機(jī)電安裝工程質(zhì)量的必要階段，對于現(xiàn)代建筑工程，特別是具有較復(fù)雜功能的智能建筑，其機(jī)電系統(tǒng)很復(fù)雜，子系統(tǒng)很多。而機(jī)電系統(tǒng)全部都是由管、線將功能設(shè)備連結(jié)而成，這些管、線、設(shè)備在建筑物內(nèi)必定要占據(jù)一定的空間，而現(xiàn)代建筑的內(nèi)部空間是有限的。所以，機(jī)電安裝工程的管、線、設(shè)備的合理布置就成為機(jī)電安裝工程施工策劃的首要任務(wù)。

2 傳統(tǒng)的CAD二維管線綜合

傳統(tǒng)的CAD二維管線綜合是跟據(jù)機(jī)電三個(gè)專業(yè)所出的CAD平面圖匯總后進(jìn)行的調(diào)整，往往由于時(shí)間緊等各種因素缺乏前期各專業(yè)的預(yù)配合導(dǎo)致平面管線交叉重疊嚴(yán)重，不僅會影響室內(nèi)空間的凈高，也對安裝施工造成了極大的困難，同時(shí)對于二維管線綜合的調(diào)整費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且不能完整的顯示所有的管線的相對位置。傳統(tǒng)的CAD二維管線綜合技術(shù)主要包括圖紙的導(dǎo)入、預(yù)留孔洞以及套管的添加、斷面圖出圖等幾個(gè)步驟。

2.1 機(jī)電專業(yè)管線的導(dǎo)入

圖1 某酒店地下走廊綜合管線導(dǎo)入圖

建筑機(jī)電相關(guān)專業(yè)有給排水、暖通、建筑電氣、智能化等，對于一個(gè)建筑物來說，這些專業(yè)的設(shè)計(jì)任務(wù)有可能是一家公司完成，也有可能是多家分別完成。就算一家公司也是由不同專業(yè)的設(shè)計(jì)師繪制完成，通常情況下，設(shè)計(jì)師會選擇建筑或構(gòu)筑物的中心線作為管線布置的方向，在實(shí)際施工的過程中就出現(xiàn)了水、暖、電的管線在同一位置重疊碰撞的可能，因此，對于施工單位，將機(jī)電相關(guān)專業(yè)圖紙導(dǎo)入到一幅圖中進(jìn)行管線綜合是機(jī)電深化的第一步。

2.2 預(yù)留孔洞以及套管的添加

導(dǎo)入管線之后，即可以對管線穿墻，以及穿梁處進(jìn)行相應(yīng)孔洞和套管的添加，并將預(yù)留孔洞及套管的位置，尺寸及其他相關(guān)要求提供給土建施工方。

圖2 某酒店地下走廊綜合管線孔洞預(yù)留圖

圖3 某酒店地下消防水池套管預(yù)留圖

2.3 出斷面圖

上述工作完成之后，需要沿著管線布置方向，在管線位置有可能變化，實(shí)際施工難度較大的地方出相應(yīng)的施工斷面圖，此過程是機(jī)電深化中最難和耗時(shí)最長的部分。近些年隨著BIM技術(shù)的流行和推廣，大有取代傳統(tǒng)2維斷面圖的趨勢，但在有些地區(qū)和施工現(xiàn)場，2維綜合管線斷面圖業(yè)主也是要求施工方要按有關(guān)規(guī)范出圖的。目前，機(jī)電管線綜合優(yōu)化往往要用到《建筑給水排水及采暖工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50242-2016》，建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50303-2015，《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50243-2016以及《智能建筑工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50339-2013等。斷面圖的繪制要求深化師既要有熟練的CAD圖紙繪制能力，還要熟悉機(jī)電各專業(yè)施工驗(yàn)收規(guī)范，充分考慮施工順序，材料，人力等各方面因素，難度較大。

圖4 某酒店地下走廊綜合管線局部平面圖

圖5 某酒店地下走廊綜合管線局部斷面圖

4 基于BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)方法

建筑信息模型(Building Information Modeling)是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息[2-3]。它具有信息完備性、信息關(guān)聯(lián)性、信息一致性、可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性八大特點(diǎn)[4-5]。目前，基于BIM技術(shù)的管線綜合主流軟件有revit MEP軟件，migcad軟件，國內(nèi)鴻業(yè)、魯班公司等也有相應(yīng)的基于BIM技術(shù)的軟件。

4.1 基于BIM技術(shù)管線綜合原則

基于BIM技術(shù)的機(jī)電管線綜合設(shè)計(jì)可以做到綜合管線初步定位及各專業(yè)之間無明顯不合理的交叉，保證各類閥門及附件的安裝空間，同時(shí)做到綜合管線整體布局協(xié)調(diào)合理，從而保證合理的操作與檢修空間，該技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)在于模型的可視化和信息的資源共享[5]。

①管線綜合布置應(yīng)以吊頂面為限制標(biāo)高，自上而下一般順序?yàn)殡姟L(fēng)→水，管線發(fā)生沖突需要調(diào)整時(shí)，以不增加工程量為原則；

②對已有一次結(jié)構(gòu)預(yù)留孔洞的管線，應(yīng)盡量減少位置的移動，與設(shè)備連接的管線，應(yīng)減少位置的水平及標(biāo)高位移；

③布置時(shí)考慮預(yù)留檢修及二次施工的空間，盡量將管線提高，與吊頂間留出盡量多的空間；

④在保證滿足設(shè)計(jì)和使用功能的前提下，管道、管線盡量暗裝于管道井、電井內(nèi)、管廊內(nèi)、吊頂內(nèi)；

⑤要求明裝的盡可能的將管線沿墻、梁、柱走向敷設(shè)，最好是成排、分層敷設(shè)布置。

4.2 土建模型的創(chuàng)建

管綜需要全專業(yè)的BIM模型，將各個(gè)專業(yè)的圖紙進(jìn)行翻模，然后匯總后整合在一個(gè)模型，一般先是土建及結(jié)構(gòu)模型的搭建，其可以采用傳統(tǒng)的創(chuàng)建標(biāo)高、軸網(wǎng)，然后依次繪制墻體、梁、樓板、屋頂?shù)冉ㄖ?gòu)件來創(chuàng)建，也可以在項(xiàng)目初期通過族和體量工具進(jìn)行的模型的搭建。

圖6 某酒店食堂部分體量模型圖

土建模型繪制完成后，需要進(jìn)行一系列的檢查，如預(yù)留洞口的檢查，管井的檢查等。對于預(yù)留孔洞，需要注意留洞位置應(yīng)避開梁、柱、樓梯等，不能影響建筑使用功能。留洞尺寸一般比管線要大，特別要注意風(fēng)口留洞；管線位于梁體中部1/3處為最好，即管中與梁中線重合最好，管洞上下距梁頂?shù)拙嚯x不小于1/3梁高。對于管井的檢查需要注意：一般情況下管井內(nèi)是不會有梁，尤其是風(fēng)井內(nèi)；橋架、母線槽、水管在管井內(nèi)會貼墻安裝，結(jié)構(gòu)梁不應(yīng)與機(jī)電管線沖突，應(yīng)盡量防止出現(xiàn)管線避梁翻彎情況等[4]。

4.3 機(jī)電模型的創(chuàng)建

在土建模型創(chuàng)建的基礎(chǔ)上接著進(jìn)行機(jī)電各專業(yè)模型的創(chuàng)建，對于給排水專業(yè)，首先要明確圖紙所包含的系統(tǒng)類型，不同的系統(tǒng)類型需要在建模時(shí)設(shè)置不同的分類，并采取相應(yīng)的管道材質(zhì)，這也是為了便于后續(xù)工程量等信息的處理；同時(shí)還要注意，不能平行位于橋架正上方，不能穿越風(fēng)井，不能進(jìn)入電氣用房：高低壓配電房、控制室，電梯機(jī)房，管道翻彎時(shí)盡量上翻，暖通水管貼梁底布置時(shí)，需要考慮預(yù)留保溫厚度等。

對于通風(fēng)空調(diào)管道，和給排水專業(yè)類似，要明確系統(tǒng)的類型，注意風(fēng)口位置，下送還是側(cè)送，不能遮擋風(fēng)口，高低壓配電房內(nèi)的風(fēng)管不要位于配電柜等電氣設(shè)備的正上方，管線綜合過程中往往因?yàn)閮舾卟粔?，需對風(fēng)管系統(tǒng)深化設(shè)計(jì)，通常對風(fēng)管進(jìn)行壓扁處理?？照{(diào)、通風(fēng)風(fēng)管主風(fēng)管通常設(shè)計(jì)風(fēng)速在6～8m/s，排煙管在15m/s，排煙補(bǔ)風(fēng)通常設(shè)計(jì)在10m/s以內(nèi)，而且風(fēng)管寬高比以不大于4為宜[6]。

電氣工程專業(yè)包括強(qiáng)電和弱電兩個(gè)部分，強(qiáng)電專業(yè)又包括室內(nèi)供配電照明和防雷接地等系統(tǒng)，弱電專業(yè)則包括綜合布線和安防以及自動控制等方面，首先要核實(shí)系統(tǒng)是否完整，著重區(qū)分導(dǎo)線導(dǎo)管的信息，橋架翻彎盡量采用45°斜角彎，母線槽則盡量不要翻彎，為避免電磁場效應(yīng)，必須保證強(qiáng)電橋架不能進(jìn)入弱電間，多層橋架之間排布，上下層橋架之間凈間距保持在250mm以上，橋架共架時(shí)，強(qiáng)弱電橋架不小于300mm為宜，同種橋架之間間距控制在50～100mm[7-8]。

整個(gè)機(jī)電模型創(chuàng)建完成后，則需要調(diào)整優(yōu)化各機(jī)電管線的走向、高度，再對模型進(jìn)行碰撞檢查，按照業(yè)主要求凈高以及考慮實(shí)際施工的情況合理排布清理碰撞點(diǎn)，最后交付成果文件。通過調(diào)整利用BIM模型輸出機(jī)電綜合管線圖、剖面圖、單專業(yè)圖、三維軸測圖、圖片、動畫，講解給施工班組，使班組明確掌握圖紙?jiān)O(shè)計(jì)意圖和管線安裝層次規(guī)則，以BIM模型和3D施工圖代替?zhèn)鹘y(tǒng)二維圖紙指導(dǎo)現(xiàn)場施工，可以避免現(xiàn)場人員由于圖紙誤讀引起施工出錯(cuò)。

圖7 某酒店地下走廊機(jī)電綜合管圖

5 結(jié)論

管線綜合設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，它是指導(dǎo)建筑安裝企業(yè)合理有序化以及精細(xì)化施工的基本前提，目前很多建筑企業(yè)還是停留在傳統(tǒng)的二維剖面圖的繪制，但不可否認(rèn)，隨著BIM技術(shù)的發(fā)展，三維可視化、資源信息實(shí)時(shí)共享的模型將更加受到設(shè)計(jì)師、業(yè)主以及施工單位的青睞。

另外，隨著“云”技術(shù)和VR技術(shù)的發(fā)展，BIM技術(shù)將朝著信息化、智能化以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展[8]，這也就要求設(shè)計(jì)師要抓住機(jī)遇，充分準(zhǔn)備，掌握足夠的知識，應(yīng)對各種各樣的挑戰(zhàn)。