上海国家会展中心绿色机电施工技术应用分析

1 大型会展综合绿色机电施工

在国内，迅速崛起的会展经济成为国民经济发展的推进器和新亮点，并已成为众多城市的新景观。显著的经济社会效益使其日益受到高度重视，各地竞相投资建设会展场馆设施。在会展经济推动下必然持续的建造大型展览馆来满足市场需求。在水、电、风各专业开展绿色机电施工综合技术的研究，将有利于会展综合体项目在建设与运营生命周期内的节能环保[1]。大型会展综合体项目需要在绿色施工中不断积累建设经验，降低建设能耗、造价与工期，提高建设质量与安全。上海国家会展中心项目总建筑面积 147 万 m2(其中地上 127 万 m2)，是目前世界上面积最大的建筑单体。本文介绍上海国家会展中心在建设过程中运用的部分绿色机电施工技术，希望能为今后类似工程提供借鉴。

2 上海国家会展中心项目中绿色机电安装技术运用案例

2.1 大口径双层螺旋保温风管施工关键技术

本工程每个展厅屋面由 16 榀钢结构桁架组成，屋面单榀桁架最大跨度达 108 m。单层展厅为无柱空间，净空高度达到近 40 m；双层展厅首层层高 16 m，二层净空高度达到 22 m。

本工程在安装桁架内大口径螺旋保温风管时主要面临以下几个难题：① 风管的安装都在高空完成，高空作业量大，危险性高；② 风管重量重，口径大，对于安装工艺和高空运输要求高；③ 风管高空定位和水平调节难；④ 受整体工期影响，风管安装工期短。

由于此前并无超高大空间桁架内大口径螺旋风管的施工经验，所以前期通过查阅相关资料，借鉴了北京的中国国际展览中心(新建)项目大空间双层螺旋风管的施工经验，并进行对比改进，最终采用的方案为：风管总管在钢结构桁架内拼装完成后随桁架进行吊装，支管及风口采用移动升降平台或吊篮进行安装。

相比传统高空风管安装，风管的总管在地面拼装后整体随桁架吊装的方案具有安全性高、操作简单、运输频次少等优势，同时可进一步缩小风管的漏风率和建设工期。在风管支管施工前，经过软件计算分析，确定悬挂式作业平台的受力能满足施工要求，可以充分保障施工安全。由于工程量大，仅此平台的运用，相比搭设满堂脚手架的施工工艺就能节约超过 600 万元以上的建设成本及缩短 3 个月左右工期。

2.2 超高大空间空调系统气流组织的仿真预测

高大空间内的空调系统经常会发生温度和气流不均匀的现象，但由于在调试过程中气流组织不可视，这一问题很难被发现，往往会影响空调后期的运行效果。在以往工程中，常常根据业主的要求将风量调高以满足空调制冷或采暖要求，从而导致了运行能耗和系统噪声的上升。近年来，随着计算流体动力学 (Computational Fluid Dynamics，简称CFD) 技术的不断发展和成熟运用，这一问题的有效解决成为可能。

技术人员在计算机中建立了空馆的仿真模型，并进行计算网格的优化，根据冬夏季的实际工况，输入了各类边界参数和公式进行计算。仿真后期对场馆中人员活动频繁的不同高度层进行分析，结果显示，门口处和场馆中央位置为温度、气流不合理区域。

随之再对计算模型进行进一步优化，确定不合理流场的位置，寻找解决方法。从 Boussinesq 假设出发，加入杂交网格与亚松弛技术，提高计算精度，发现中心不合理温度区域的出现是两侧气流较为充足而中间气流不足导致的，因此可以适当地加大中心喷口的流量，同时缩小两侧靠墙部分喷口的流量，从而确保在送风量不变的条件下加大场馆中心区域的气流量，使温度场更加均匀。门口的气流不合理现象，则可以通过加装风幕机得以有效解决。经过比较，空气幕的安装能有效缩小空调的能耗。同时经过 CFD 精确地预测，能有效避免调试过程中的各种问题，降低造价和工期。仿真对温度场的改善效果如图1 所示。

图1 仿真对温度场的改善效果

2.3 轻型装配式支吊架在大型展馆中的应用

本工程在超高大空间的钢桁架内布设大口径风管、消防水管、强弱电缆桥架等众多专业管线，各专业管线之间以及各管线与钢桁架结构复杂交叉；热力机房设备多，风管、水管、电缆桥架等专业管线种类多、数量大、集中度高，且水管管径大；平面车道上方机电管线密布空间有限。如使用传统的支吊架，现场动火作业和高空作业工作量大，而且不美观。

轻型装配式支吊架在本项目中得到了大量应用，按各分项工程划分如下：通风与空调分部的风管支吊架；建筑给排水及采暖分部的局部地下机房、辅楼、地下室、空调机房、大小管沟、展厅明露区域，中间走道的消火栓系统、喷淋系统管道支吊架；建筑电气分部的照明、动力桥架支吊架。

在轻型装配式支吊架的安装前期，先通过 BIM 模型确定安装位置、安装工艺，接着根据现场实际条件进行支吊架受力计算，确保支吊架设置的合理性与安全性。轻型装配式支吊架特性分析，如图2 所示。

图2 轻型装配式支吊架特性分析

轻型装配式支吊架在大空间内的绿色机电技术主要包括：支吊架在复杂交叉情况下的选取理论、支吊架的设置技术、支吊架的装配和安装技术。通过对以上关键技术的研究，有效地解决了超高大空间轻型装配式支吊架的选取、设置和安装问题，进而形成了一套相对成熟的轻型装配式支吊架施工工艺。

轻型装配式支吊架综合技术的开发有利于节能与减排，可以节约用钢量及相应的煤、电、交通运输量，同时减少冶炼过程中的 CO2排量。由于安装工序中无现场进料、切割、焊接、钻孔等作业，因此大大降低了传统安装作业引起的各类污染。

2.4 狭小空间管线排布施工关键技术

为实现场馆内的各项功能，在展览馆的地面布置了大小不一的展沟，沟中敷设有错综复杂的各类机电管线。主展沟宽 2 m、深 1.8 m，布置了 DN100 给水管、DN150 压缩空气管、DN200 消防水管、DN150 排水管、弱电桥架、消防线槽和浇注密集型母线。支展沟宽 0.55 m、深 0.9 m，布置了PPR65 给水管、DN70 压缩空气管、DN65消防管、PVC100 排水管、弱电桥架、消防线槽和强电桥架。

本项目展沟(特别是支展沟)的施工空间狭小，需要在0.55 m 宽的空间内灵活布置各类机电管线和支架，并有效保证施工质量。

针对上述难题，分析单/双层展厅主、支展沟的不同形式，及沟内电、气、水等不同管线的布置和水、电展位箱的安装，运用 BIM 技术进行前期管线综合排布，确定电、气、水不同专业共沟施工的程序，解决支展沟窄且深、不利施工的难题。

展沟内各类管线的施工顺序为：首先是各类流体介质管系统安装，包括压缩空气系统管、给排水系统管、消火栓系统管、地喷预留系统管(遵循先总管、后支管，先大口径管、后小口径管的原则)；其次是敷设强弱电桥架，桥架安装应平直整齐、水平；再次是母线槽浇注、电缆系统敷设，包括母线槽的制作、安装和电缆沿支架或桥架敷设；最后是展位箱的安装，包括展厅上、下层的强弱电展位箱和水气箱安装。

3 结 语

在上海国家会展中心项目中，除了上述的绿色机电施工技术，还针对大口径直埋热力管线、超高大空间电气系统顶部灯具支架安装、展位箱机电管线安装等技术展开了综合研究。研究成果为现场卫生整洁及文明有序的施工作业奠定了良好的基础，同时有助于控制工期、造价、质量和保障安全，对未来绿色施工起到了指导与借鉴作用。

大型会展综合体机电种类涵盖面广，因此在国家节能减排趋势愈发强烈的社会背景下，对其展开绿色机电综合技术的研究有着重要意义。希望本文所得到的结论，对绿色机电安装工程具有一定的参考价值。

参考文献：

[1]汤毅,潘健,陈晓文,等. 信息化管理和仿真技术在绿色机电安装工程中的应用[J]. 安装,2015(7)：59-61.