探讨超高层建筑机电管线的综合深化设计

冶伟福 王勇 李光星 王世军 赵金仓 石文运

摘要：近年来，超高层建筑越来越成为主流，高度早已超过百米，逐渐接近千米级这一级别，随着超高层建筑数量不断增多和标准规范的不断提升，其中的机电管线，设备也越来越多和复杂，空间结构复杂多变，机电管线综合排布非常的不容易，所以需要对机电管线进行优化设计排布，这样不仅可以提高机电管线施工质量，避免各种机电管线在排布时出现碰撞和冲突，同时能够做到美观，这样能很好的符合施工需求，本文对超高层机电工程综合管线的深化设计分析探讨。

关键词：高层建筑;机电工程;综合管线;深化设计

1、超高层机电专业特点

超高层建筑不仅在建筑和结构方面比一般的建筑施工难度大，更是在机电方面更加的复杂，超高层建筑机电有以下几个特点：

1）机电管线与设备要根據大楼中不同的功能区域划分来要运行不同参数的设备和管线，有些区域要独立的运行，比如商业和住宅运行的参数是不同的，管线设备也是不一样的，同时消防系统更加的复杂。

2）超高层建筑的设计标准和功能要求高，结构复杂，同时管线设备多，对于机电空间是非常有限的。

3）超高层的管线和设备许多部分集中在地下室、设备转换层和核心筒的地方，整体建筑结构紧凑，公共区域面积较小。

4）不同楼层分区建筑结构布局变化大，机电干线系统需在设备转换层进行较多水平转位，进一步增加了相关楼层拥堵现象出现。

2、机电管线综合排布的重难点

面对超高层建筑中所有专业设计难点和各专业之间的协调、信息共享交换等的特点，机电管线综合排布最主要的是要统筹协调好以下3个方面的空间关系。

[1]同一个专业不同系统管线间的关系：保证各系统的完整性，经济合理的管线由及最完善的使用和维护功能（设计标准）;要对基本的设计参数进行复查核对，如各类风系统的风量、风速，水系统的流量、流速，电缆桥架的容量，配电柜所有出线容量分配及电缆规格等。

[2]各个不同的专业管线的关系：要根据业主甲方的设计要求和规范标注，综合管线设计布置时要考虑到使用的安全性、功能性，注重人性化设计，比如后期的维护保养，观感性、排布整齐美观，还有前期施工的可操作性。

[3]机电系统与建筑结构精装修等其他专业间的关系：机电管道需要完全遵从建筑布局，避开建筑墙体，满足建筑使用空间、结构洞口尺寸及精装吊顶高度等要求0。

3、管线综合排布重点

3.1交叉与避让

首先我们要做好规划，要尽可能的减少线路的交叉与碰撞，如果发现管道有十字交叉时我们要很好的利用梁内的空间，在保证管道设计弯曲半径下，有压管道，桥架和风管经过梁内空间时不要与其它的管道发生冲突，主要原则为：小管道让大管道、有压管道让无压管道、冷水管道让热水管道、容易施工的让难施工的。保证设计与规范要求，满足层高要求。

3.2位置与间距

要以大型风管在上层，桥架在中层，水管在最下层;弱电在上层，强电在下层;热介质管道在上层，冷介质管道在下层;高压管道在上层，低压管道在下层为原则[4]。保证各系统的方便检查、修理和使用的安全。要在施工时每条通道上面预留出一个300mm宽的检修空间以便在发生故障的时候人能够上去检修。在管道贴墙或是贴梁的时候要与土建专业沟通碰头，了解墙和梁上面的建筑工艺装饰做法厚度，尤其是梁底要考虑钢梁防火涂料的空间，还要考虑到相邻管道之间的保温材料厚度，阀门的朝向和长度，还有管道的可能存在的安装误差。

4、遇到空间不足时的应对方法

4.1从大局出发

在设计图上面对所有的管线进行综合处理，也可以建立BIM模型，更加直观的反应出管线布置的一个状态，在图上面管线密集的地方分析空间承载能力，如果超过了它的承载能力，我们要对管线进行合理的分流处理，重新变更设计，充分的利用好整个空间，均衡管线合理利用。在必要的时候我们可以把管道通过防火材料处理后穿过楼梯的前室。

4.2 各专业联合

在前期由于机电方面的资金的不足导致建筑设计和现场的机电需求有较大的矛盾，这需要提前与业主和设计单位积极的进行沟通，在前期施工时对结构重新进行设计，从一开始就预防机电管线布局时发生排布僵局从而造成时间与金钱的浪费，比如在剪力墙上预留洞口，在合理的区域设置管井，改变设备房的位置或大小来配合管线布置更改和匹配，避免通过空间密集的地方，进而满足对净空的要求。在管线与建筑发生碰撞的地方，应协调改变门的高度和墙体的更改，多个专业联动配合来解决出现的问题，并提出优化方案。

4.3 细部调整

宏观调整后，应对过道管道进行局部细化，即仔细复核计算各系统的管道尺寸，并对管道尺寸进行最大程度的优化，使其符合原来的设计标准，比如在合理的风速范围内尽可能提高风速，来减小风道尺寸大小;在空间有限的情况下，要尽可能的减小管道间距，并考虑水管箍、法兰宽度、保温层厚度等因素。并排的法兰可以交错排列。一般水管外皮或保温层外皮的最小间距为80毫米，桥梁的最小水平间距为50毫米，上下楼层的最小净距为150毫米，以满足施工和维护的要求。综合布置，宜优先选用共用支吊架，减少支吊架的数量，来提高美观。特殊地方可使用反吊支架，提高局部标高。

4.4 局部特殊化处理

在主要的地方管线布置完成之后，在局部有布置困难时，要保证整个系统能够正常运行的前提下，对其局部进行的处理，如不同地方的风管在局部合并，局部的桥架进行合并，静压箱处附件的连接等，可有效的解决管线交叉没有空间的情况。

5、综合管线排布步骤

高层建筑中的管线综合设计主要包括：地下室的管线综合、转换层的管线综合及高层建筑公共部位的管线综合。进行管线综合设计的步骤如下：

5.1 各专业图纸处理

首先我们对各专业的图纸进行合并，用不同的颜色和图层进行区分各种管线，对给排水、暖通、电气等专业统一图纸上面的管线的比例和文字样式，这样对我们看图更加的方便，比如可以开关闭图层来清晰的看到我们所需查看的管道、尺寸、描述等。也可以通过打开所有的管道图层来看到管线的交叉位置，密集区域等。

5.2 综合管线的底图处理

机电管线图纸的设计是基于建筑图和结构图来制作的，因为建筑图和结构上面有许多机电管线的布置没有用的信息，我们应该对其进行删除处理，只保留剪力墙、二砌墙等有用的图块、尺寸标注和文字标注等，然后我们把结构图中的梁覆盖到建筑图当中，要注意的是本层的地面楼板要覆盖上一层的结构梁图，因为管道是在天花板的下面。

5.3 各专业管线汇总于底图

在底图上把各个设备专业的管线和它的相关文字标注都综合在一起，按照上述设计原则来综合布置管线，上下交叉或碰撞的管线进行调整、移动或排列，在局部碰撞的部分进行调整。然后根据规范要求的结构梁位置、梁高、建筑高度、净高重新调整排列。由于平面图上的管线已经层层叠加，无法表达不同高度的管线布局，所以需要画一个剖面来表达更详细的布局。一般在管线密集、交叉较多或安装高度较难的地方画横断面，以表示更详细的布置，便于管线的安装

5.4 与各专业沟通后进行管线调整

在把各个专业的图纸都汇总在一起，对于发生重叠或冲突的管线在更改之前要和各个专业的人员交流解决，要进行合理的调整，然后复核调整后的管线实用性和规范合理性。最后对于调整后的管线要在图纸上面也要做出修改，保存修改记录，以免在后期出现不必要的麻烦。

5.5 管线综合设计其他注意事项

建筑地下室尤其是超高层建筑地下室结构复杂，管线也是最复杂的，整栋建筑室内的所有设备和管线都集中在地下室中，室内的给水、排水、消防等和相应的设备连接，与室内外连接，把污水废水都排到市政污水管网，电缆和配电房连接;中央空调和通风系统通过风管与室外连接;这些管线的汇集导致地下室中管线的设计布置非常的复杂而又繁琐，这就需要我们精细化设计，科学合理的布置管线的走向。

因为机电总布置图中是各个专业的图纸都汇总在一起的，我们需要对图纸重新进行处理，比如管线的图层，管线的代号、管线的设备附件等。还要对管线的位置，尺寸、开始于终止的地点标识。

6、管线综合设计意义

综合以上的方法，我们对超高层地下室管线的综合设计有了很好的解决方法，让各个专业管线能够合理的布置，对地下室的空间能够有很好的利用，在施工前期通过图纸能够找到一些问题，从而来避免。通过合理的优化管线，利用合并、管线走近、少返弯的布局、尽可能的使用联合支吊架等措施来提高管线的施工效率，降低成本，防止在施工过程中出现返工现象。对于超高层建筑来说管线的综合优化设计，对整个建筑的实用性、功能性、舒适性、节能绿色建筑有着重要的意义，能够提高建筑设计的品质、施工质量和观感效果。对于超高层建筑结构复杂，管线多，做好各个专业管线综合布置工作的管理与控制，对于超高层建筑来说是非常重要的和必须要实施的。

7、总结

综合管线优化设计与施工管理对于超高层建筑和其他建筑有着重要的意义，这是一个非常复杂而又繁琐的工作，但对于建筑来說可以提高其整体的品质，对于施工方来说可以降低成本，降低施工难度。但要做到合理的优化管线，需要我们专业的施工团队和各个专业部门之间的相互配合，需要掌握综合管道的知识，还要有着对超高层建筑的丰富施工经验，尤其是对BIM的设计知识，通过BIM模型可以提前了解施工前的管道布置线路，降低工程设计难度。明确了解业主甲方的设计要求，根据现场的实际情况来制定设计，只有这样才能够取得业主甲方的设计要求结果，也让我们对超高层能够顺利施工。

参考文献

[1]杜岳.机电管线综合排布技术在建筑中的应用[J].施工技术，2015，44（ S2） ： 624-625.

[2]陈雪梅，陈玮.高层建筑室内管线深化设计探讨[J].江西化工，2013（04）.

[3]王彩云.室内综合管线布置技术研究与应用[J].工业技术（科技创新与应用），2012：95.