高冠新,趙寶軍,彭建成,曾維來

(1.深圳市建筑工務署,廣東 深圳 518027; 2.中建海龍科技有限公司,廣東 深圳 518110)

0 引言

模塊化集成建筑技術(modular integrated construction)是集成化、工業(yè)化程度更高的新型裝配式建造技術。其將建筑物的結構、內裝與外飾、強弱電、給排水與暖通等90%以上的元素在工廠自動化制造和系統(tǒng)化集成;現(xiàn)場只需吊裝、處理模塊拼接處的管線接駁及裝飾等少量工作。大量減少現(xiàn)場作業(yè),緩解高峰期資源需求和作業(yè)面沖突,是目前建造速度最快、工業(yè)化與集成化程度最高、廢棄物排放最少的建造技術[2-6]。

中建海龍研發(fā)的模塊化集成建筑,具有標準化設計、工廠化生產、一體化裝修、便捷化施工和信息化管理“五化一體”的特點,是一種綠色低碳、高效、高品質的新型建造模式,在縮短工期、提高工程質量、解放現(xiàn)場勞動力、提高資源利用率、減少建筑垃圾排放等方面具有顯著優(yōu)勢[7]。該建造方式可以實現(xiàn)現(xiàn)場施工和工廠生產同步進行,相較于傳統(tǒng)建筑項目工期可縮短40%～90%;可實現(xiàn)95%以上的部品化率,結構、裝修、設備一體化,高度工業(yè)化;現(xiàn)場工人減少60%以上,保證現(xiàn)場作業(yè)質量;工廠生產時材料浪費減少約25%,固廢排放減少50%以上。模塊化集成建筑吊裝過程如圖1所示。

圖1 模塊化集成建筑吊裝過程Fig.1 Hoisting process of modular integrated building

模塊化集成建筑技術的重點在于基于面向制造和裝配設計理念的集成化設計,其要求建筑、結構、機電、內裝等專業(yè)做到協(xié)同,并針對集成化和標準化的需求進行設計優(yōu)化,既能滿足模塊單元的使用功能,又便捷模塊單元的工廠生產和現(xiàn)場安裝。本文將基于適用于搶險救災項目的模塊化集成建筑技術,研究強弱電的集成設計技術,并分析相關技術在深圳壩光國際酒店項目中的應用成效。

1 強弱電集成設計技術

模塊化集成建筑的總體理念是將目標建筑進行拆分,以單獨的空間小單元形式存在,進行拼裝組合[8]。模塊化集成建筑的拆分設計涉及建筑、結構、水暖電等專業(yè)[9]。

建筑結構的拆分通常只需考慮拆分后小單元間的聯(lián)系是否相對獨立,小單元組合安裝后即可完成建筑主體[10-12]。但對于機電(水暖電專業(yè))而言,并不能直接套用建筑結構的拆分方法。因為機電部分是多專業(yè)、多系統(tǒng)性的,類似人體的神經(jīng)脈絡,講究“路”的概念,即從系統(tǒng)前端到末端都需保持聯(lián)系與順暢。為最大化滿足模塊化集成建筑的設計,機電部分拆分時,會將末端相對獨立的單元做成一個整體;待建筑結構的小單元拼接后,再將末端機電與前端系統(tǒng)相連通,從形式上完成機電的內容。

模塊化集成建筑機電中的強弱電系統(tǒng)與水暖專業(yè)有較大差異,主要是強弱電拼接過程中,需盡可能地減少“斷點”,但又要在末端小單元中自成系統(tǒng)。因此,設計上預留與前端系統(tǒng)連接的統(tǒng)一接口,便可實現(xiàn)末端單元獨立,與前端系統(tǒng)連接界面清晰明確,施工操作簡單快速。

機電部分強弱電系統(tǒng)末端內容主要有:照明配電、弱電通信與智能化、火災自動報警、防雷接地等。從以下幾個方面進行模塊單元的強弱電設計。

1.1 系統(tǒng)末端模塊單元內全部安裝到位

全部安裝到位是指系統(tǒng)末端設備及管線安裝完成后可以就單元模塊進行調試與測試。這就要求強弱電末端系統(tǒng)內容需在模塊單元完整地表達,單元內部作業(yè)均需在工廠內完成,模塊運至現(xiàn)場后無需再操作。

從表4可以看出，不同處理的青稞產量均有差別，各處理折合產量在3 750～4 339.5 kg/hm2。其中，A5處理的產量最高，折合產量達4 339.5 kg/hm2，較A1增產15.72%；A4處理的產量居第二位，折合產量4 122 kg/hm2，較A1增產9.92%；A3產量居第三位，折合產量4 102.5 kg/hm2，較A1增產9.4%；A2產量居第四位，折合產量4 081.5 kg/hm2，較A1增產8.84%；對照處理產量最低，折合產量3750kg/hm2。從產量變化趨勢來看，在氮肥和磷肥施用量固定的情況下，隨著鉀肥施用量的增加，青稞產量也不斷增加。

系統(tǒng)末端,如模塊單元的照明配電系統(tǒng),內部將照明燈具、插座點位布置完成后,僅需從模塊單元內的配電箱通電即可完成照明插座的調試與測試。如網(wǎng)絡與通信,外界與單元模塊內的弱電設備連通,內部的網(wǎng)絡與通信即可正常使用。但也有模塊單元無法自成系統(tǒng)內容,如防雷接地系統(tǒng)。

該系統(tǒng)是針對整體建筑而言的,單個模塊單元無法直接體現(xiàn)整體效果,設計時應考慮多個模塊連接時的預留作業(yè)面與連接方式。

1.2 模塊單元設置統(tǒng)一的連接接口

模塊單元內部按實施內容,最終以線管和設備的方式體現(xiàn)。模塊間接口的線管數(shù)量較多,若沒有統(tǒng)一的連接方式,在工廠施工及模塊組裝時,常會出現(xiàn)較多失誤,從而影響單元模塊的質量與施工工期。這里所說統(tǒng)一連接接口,指接口位置統(tǒng)一設置在某點處,或統(tǒng)一采用同等規(guī)格的產品,或兩種的組合,如圖2所示。

圖2 統(tǒng)一接口的設置Fig.2 Setting of unified interface

以常規(guī)辦公室單元模塊為例?；芈肪€管包括:照明(1)、插座(1)、動力(1)、火災報警系統(tǒng)(2)、弱電智能化系統(tǒng)(3)。當模塊單元內未設置強弱電箱時,模塊拼接共有8根管需與前端系統(tǒng)連接。若接口不統(tǒng)一設置在同一位置,則顯得極其凌亂。

1.3 設計需與實際施工方式緊密聯(lián)系

模塊化的建造方式?jīng)Q定了施工方式與傳統(tǒng)項目施工有所不同。強弱電部分主要體現(xiàn)在線管施工時,路徑選擇有區(qū)別。例如,由鋼柱鋼梁構成的六面體邊框,其頂棚與地面采用混凝土形式,傳統(tǒng)插座的布置從墻面配電箱引線至地面,經(jīng)地面再引至末端點位處。但模塊單元中,墻面引線至地面時需繞過墻面與地面交線的鋼結構梁,此處若裸露,嚴重影響美觀。因此,只能考慮配電箱往天花引線,再經(jīng)天花至墻面到達末端點位處,墻面與頂棚交線的鋼結構處裸露部分以天花的形式遮蓋。

2 項目應用

2.1 項目概況

深圳壩光國際酒店項目是深圳市用于對入境人員提供隔離及應急醫(yī)療服務的大型防疫項目,位于大鵬新區(qū)排牙山路兩側,占地面積8.1萬m2,總建筑面積25.65萬m2。建設內容包括6棟7層酒店、1棟7層宿舍、4棟18層高層酒店、1棟18層宿舍及醫(yī)廢處置站、污水處理站等獨立配套用房。項目在多層酒店首層配置綜合門診部,可滿足各類人員在隔離期間的需求。酒店建成后可滿足隔離人數(shù)約4 400人(其中隔離人員3 800人、服務人員600人)。單棟按照隔離人員、服務人員分區(qū)分組團規(guī)劃,統(tǒng)籌考慮防疫人員、應急基本醫(yī)療、警務安保、社區(qū)網(wǎng)格辦公。國際酒店在疫情后將作為周邊資源配套建筑,統(tǒng)籌做好“平戰(zhàn)”功能轉換銜接。市海洋大學籌建辦委托南方科技大學重點辦提出未來可作為海洋大學學生宿舍。深圳壩光國際酒店項目如圖3所示。

圖3 深圳壩光國際酒店項目Fig.3 Shenzhen Baguang International Hotel project

考慮到時間緊、任務重,項目采用中建海龍研發(fā)的模塊化集成建筑技術,實現(xiàn)了124d內的高質量建成交付,其中2棟7層三星級酒店44d建成,創(chuàng)造了新的建造速度紀錄,在我國工程建造史上又一次創(chuàng)造了“深圳速度、深圳奇跡”,為深圳乃至大灣區(qū)疫情防控提供了重要設施,取得了良好的社會和經(jīng)濟效益。

2.2 模塊單元的強弱電設計方案

本項目中,6棟7層酒店采用模塊化集成建造技術,建筑平面布置如圖4所示。該建筑按結構體系將核心筒及公共走道拆分進行現(xiàn)場作業(yè),樓梯采用預制構件,客房全部采用模塊化集成建造技術現(xiàn)場吊裝。電氣按照防疫隔離酒店與平戰(zhàn)結合的要求,設置強電系統(tǒng)(照明、插座、動力)、弱電系統(tǒng)(電視、電話、網(wǎng)絡、視頻監(jiān)控、可視對講、門禁系統(tǒng)、無線AP)、火災自動報警系統(tǒng)、消防應急照明系統(tǒng)和防雷接地系統(tǒng)等。

圖4 7層酒店建筑平面與結構形式布置Fig.4 Layout of 7-storey hotel building plane and structural form

結合模塊化集成建筑強弱電設計要點,本項目的強弱電設計方案和實施效果如下。

2.2.1系統(tǒng)末端的模塊單元拆分

客房是系統(tǒng)末端的獨立單元模塊,該部分可在工廠大批量生產,然后運至現(xiàn)場吊裝安裝即可。因此,客房強弱電系統(tǒng)末端內容均在工廠內完成,配合模塊化建造。

強弱電設置內容有:照明、插座、衛(wèi)生間統(tǒng)一控制的排氣扇、有線電視、網(wǎng)絡與通信、應急照明、感煙火災探測器、消防應急廣播、防雷接地與局部等點位,具體如表1所示。

表1 模塊單元強弱電具體施工內容Table 1 Module unit strong and weak specific construction content

2.2.2模塊單元統(tǒng)一的連接接口設置

由表1可知,客房與公共區(qū)的連接共有8根管,設計前期乃至生產時均需做統(tǒng)一規(guī)整排序,節(jié)省生產與現(xiàn)場施工閱讀圖紙的時間,提升模塊的生產安裝效率。

統(tǒng)一接口的位置選在靠近強弱電箱處,因強弱電的線纜數(shù)較多且線徑較大,方便施工。統(tǒng)一接口位置處線管的排列依次為:強電箱進線、熱水器及排氣扇進線管,應急照明、感煙火災探測器、消防應急廣播進線,有線電視、網(wǎng)絡與通信進線管。不同類別線管駁接段在統(tǒng)一接口處做顏色區(qū)分標識(見圖5)。模塊現(xiàn)場駁接時,按顏色標識匹配系統(tǒng)前端。電氣駁接線管較其他專業(yè)易彎曲,為滿足規(guī)范要求,電氣線管上翻水管、風管駁接至線槽。

圖5 模塊單元內部與外面連接BIM模型Fig.5 The BIM model is connected inside and outside the module unit

2.2.3模塊內部線管路徑的選擇(線管全部為暗敷設)

該項目的模塊采用鋼結構構成的鋼柱鋼梁,頂棚與地面采用混凝土形式。從該項目模塊內部設置內容來看,除照明插座與有線電視、網(wǎng)絡與通信是從內部強弱電箱引至外,其他內容(含強弱電箱進線)從公共走道線槽引出,穿過結構梁,經(jīng)天花直接引至末端點位(天花與墻面梁底齊平或高于梁底時,需在梁上開洞;天花比墻面處梁底低50mm以上時可直接穿越墻面引至天花)。照明、插座、有線電視、網(wǎng)絡與通信路徑為:電箱→墻面→天花,墻面到天花的線管彎頭在吊頂上方,從而不影響美觀。模塊單元強弱電安裝位置如表2所示,模塊單元內部強弱電線管路徑走向BIM模型如圖6所示。

表2 模塊單元強弱電安裝位置Table 2 Installation position of strong and weak current of module unit

圖6 模塊單元內部強弱電線管路徑走向BIM模型Fig.6 The BIM model of the path of the strong and weak wire tubes inside the module unit

3 結語

模塊化集成建筑技術具有建造速度快、質量高等優(yōu)勢[13],可滿足搶險救災項目的需求,是應對搶險救災類項目的最佳方案之一。為了提高模塊化集成建筑的建造效率,集成化模塊單元設計尤為關鍵。其中,強弱電的集成化設計有別于傳統(tǒng)的強弱電設計方法,需進一步優(yōu)化?；谏钲趬喂鈬H酒店項目的應用經(jīng)驗提出,在進行模塊單元的強弱電設計時,可通過系統(tǒng)末端的模塊單元拆分、統(tǒng)一的連接接口設置及合適的路徑選擇,將模塊單元內部的強弱電內容細致化、標準化、定量化和可操作化,進而滿足強弱電模塊化集成建筑的建造技術要求。