装配式建筑机电深化设计

郭向阳

（广州机施建设集团有限公司 广州 510725）

0 引言

装配式建筑技术，为目前国家大力发展推广的新型建造技术，在工厂中完成预制构件的生产，并在现场装配而成［1］。传统施工图设计未能完全表达预制构件生产与施工阶段的相关内容，因此与传统的建造方式不同，装配建筑的深化设计尤为关键［2］。深化设计承接传统施工图设计到工程构件生产图，并指导实现现场的装配，为项目顺利进行奠定基础［3］。

机电深化设计是装配式建筑设计的重要组成部分，但目前我国装配式建筑机电深化设计技术体系还不完善，注重研究装配式结构而忽视与建筑机电系统的相互配套。因此，本文对装配式建筑机电深化设计的具体内容、遵循原则及设计流程进行了分析，以期对装配式建筑机电深化设计提供借鉴。

1 项目概况

恒盛大厦项目（见图1）位于广州市白云区太和镇北太路1633号，总建筑面积约44 036 m2，其中地上建筑面积约30 476.7 m2，地下室建筑面积约13 559 m2。项目层数19层，高度78.65 m，属一类高层办公楼建筑。项目地上6层以上采用装配整体式混凝土结构技术，装配率设计值为75%左右。该项目装配率高，与机电工程联系紧密，需要进行机电的深化设计。

图1 恒盛大厦建筑效果图Fig.1 Building Effect Map of Hengsheng Building

2 机电深化设计内容

2.1 机电安装工程的划分

机电安装工程按《建筑工程施工质量验收统一标准：GB 50300-2013）》［4］中分部工程定义，可以划分为建筑给排水及采暖工程、自动喷水灭火系统工程、火灾自动报警系统工程、气体灭火系统工程、泡沫灭火系统工程、建筑电气工程、智能建筑工程、通风与空调工程、电梯工程及节能工程等几个分部工程。

2.2 机电深化设计内容

装配式建筑的机电设计及管道敷设总原则基本遵循传统建筑的常规方法［5］。垫层敷设暖通、给水管线；线异层敷设排水管；而电气管则现浇筑于结构体内。装配式建筑机电深化设计的主要内容是预制构件中线管的预留预埋、防雷系统的设计两大部分工作［6］。

2.2.1 预制构件中管线的预留预埋

与装配式建筑相关的机电深化设计，主要为预制竖向构件（预制剪力墙、预制柱）、与预制水平构件（预制梁、叠合板）的线管孔洞预留与线盒预埋。

装配式建筑的特点，决定了需要设计的深度高，以配合工厂的高精度生产。因此，在深化设计阶段，机电管道联合土建构件一并生产BIM 模型。同时，精确定位构件管线位置，再进行管线综合平衡，以确定预制构件中机电的相关信息。机电深化设计阶段应给出构件厂制作阶段电气设备预制清单表，以方便机电相关零配件的采购，以预制墙体为例，给出预制构件中机电预制如表1所示。

表1 预制构件中机电预制表Tab.1 Mechanical and Electrical Table of Prefabricated Components

2.2.2 防雷接地设计

装配式建筑的防雷与传统建筑不同，由于预制竖向构件（预制柱、预制墙）采用灌浆套筒连接，上下层竖向钢筋并不连续，并与金属的套筒没有连接［7］。因此，采用预制竖向构件在工厂时应完成预留连接底板及接地钢筋的制作，现场施工阶段在后浇带完成防雷引线接地及压环的安装。这里以典型的预制柱为例，详细介绍防雷接地的构造，如图2所示。该装置由φ 16 圆钢棒和10 mm 钢板2 种材料构成：包含接流棒、连接钢板1、传递棒、连接钢板2 及放流棒5 部分。

图2 预制柱防雷装置Fig.2 Lightning Protection Device of Precast Column

预制柱防雷构造如图3所示，接流棒一端分别与柱对角主筋焊接，一端与连接钢板1 焊接；接流棒接引电流后，通过钢棒把电流导连接钢板1，并通过传递棒把电流导到连接钢板2 上；再由放流棒分别与对应的下部主筋连接，以此保证电流能顺利传导到下部主筋。连接装置各部件间的连接，以及部件与柱主筋的连接，均采用焊接形式。

图3 预制柱防雷构造Fig.3 Lightning Protection Formation of Precast Column

按规范要求，一类防雷建筑物应装设等电位连接环，环间垂直距离应不大于12 m。装配式建筑的电位连接环与传统现浇建筑相似，主要布置在预制墙板的后浇带中，如图4所示。

图4 电位连接环的设计Fig.4 The Design of the Potential Link

3 机电深化设计流程

装配式建筑设计首先确定项目的设计方案，设计方案中应重点考虑预制构件的拆分，装配式建筑施工图设计阶段的很大一部分工作在于预制构件的设计［8］。在此阶段，机电专业需要与结构专业、精装修专业紧密配合。⑴由装修专业提供插座、灯具、风口等点位给机电专业；⑵机电专业绘制于预制构件上然后提供给结构专业；⑶结构专业综合考虑预制构件上钢筋的位置，调整机电的点位，最后反馈到装修专业，以确定最终的装修效果。因此，机电专业承担着与装修单位对接、与结构专业相融合的双重角色，如图5所示。

图5 机电深化设计流程Fig.5 The Mechanical and Electrical Design Process

4 机电深化设计的原则

首先对机电设计图纸进行图纸会审，会审并修改无误后，再进行各系统二维套图汇总、机电三维模型空间检讨后方确认深化机电图纸，再套入预制生产制造图纸进行二次会审，并对二次会审后的图纸进行优化定型［9］。

深化机电图纸应考虑电线管、线盒的具体位置、规格、型号，并区分预埋与非预埋在预制构件中，列出预制机电的清单并核对提供给构件厂。

机电深化图纸中，在软件中准确定位线盒的具体位置，并汇总土建模型生产整合三维模型。按预制结构拆分方案，确定预制构件工厂生产阶段相关机电管线线盒的具体位置。

管路布设原则以不穿梁为原则，非必要穿梁时应选择管径小的电管、弱电管及火灾自动报警系统为主。

建筑内的给水总立管、雨水立管、消防立管、电气和智能化各系统干线桥架及保护管、公共功能的阀门和电气设备以及总体检修的部件等，均集中统一设置在公共部位，各系统集中设置在各自独立的管道井或设备间内［10］。除设置在开敞式阳台的雨水立管和户内排水立管检修口外，集中设置的公共管井或设备间，尽量布置在现浇楼板区域，条件不允许时，应做好补强措施。给排水、燃气、采暖、通风和空气调节系统的管线及设备不直埋于预制构件及预制叠合楼板的现浇层内。

当条件受限管线必须暗埋或穿越时，横向布置的管道及设备结合建筑垫层进行设计，也可在预制梁及墙板内预留孔、洞或套管；竖向布置的管道及设备需在预制构件中预留沟、槽、孔洞或套管。其中，水、暖、电、气管线穿过楼板和墙体时，孔洞周边应注意采取密封隔声措施；管道井、水泵房、风机房应采取有效的隔声措施，水泵、风机采取减振措施。所有预留的套管和管道之间、孔洞与管道之间的缝隙采用阻燃密实材料和防水油膏填实。穿过楼板的套管和管道之间需采取防水措施。

5 结语

通过恒盛大厦的机电深化设计，总结了装配式建筑机电深化设计的基本内容，并稳定机电深化设计的流程，归纳了深化设计的原则，为装配式建筑机电深化设计研究积累了经验，为装配式建筑机电深化设计的高效化、规范化提供了有力的技术支撑。