建筑室内空间净高控制分析与优化措施

陈 石（上海市市政工程建设发展有限公司，上海 200025）

公共建筑为人们进行各种公共活动提供相应场所，一般设置有较多平面敞开大空间。从人的心理感受方面分析，在一定范围里内，建筑的平面空间越大，视觉通透性就越好。这是设计公共建筑的空间净高所必须考 BIM 虑的一个方面。

按国家标准 GB 50096—2011《住宅设计规范》的规定，卧室、起居室（厅）的室内净高 ≥2.40 m，局部净高≥2.10 m；厨房、卫生间的室内净高 ≥2.20 m。

GB 51251—2017《建筑防烟排烟系统技术标准》规定了最小清晰高度并给出了计算公式，见式（1）。

式中 ：Hq—最小清晰高度；

H '—为排烟场所净高。

GB 51251—2017 对建筑物的空间净高的规定，设计师在施工图设计阶段要予以考虑[1]。

室内净高影响置身其中的人的心理感受，影响排烟的有效性和可靠性，最终影响建筑的使用功能。为了提升建筑的品质，需要对建筑的室内净高进行分析和研究。

1 净高的影响因素

1.1 投资和结构等的影响

楼层高度一般由建筑设计确定，它与容积率、绿地率和建筑规模等规划指标相关。室内净高关系示意图见图 1。由图 1 可知，在一定范围内，楼层高度越高，对室内空间净高越有利。住宅建筑统计数据表明，住宅层高平均每降低 0.10 m，相应地可降低造价 2% 左右。净高的增大往往会带来造价的提高，带来经济上的压力。因此，投资额的多少是影响建筑室内空间净高的一个方面。此外，建筑的类型和外观形状设计会影响建筑所采用的结构形式，而结构的构造设计也会影响空间净高。

图1 室内净高关系示意图

结构中垂直构件（主要为柱和墙）一般不会降低净高。水平构件（主要为梁和板）由于存在一定厚（高）度，会在垂直方向上占用空间，也就在一定程度上影响了空间净高。倾斜结构构件产生影响见图 2。从 图 2 可以看出，倾斜构件虽然在平面上不占用太多空间，即影响净高的范围较小；但构件的垂直方向尺寸（H）远大于构件的截面尺寸（h），其影响程度不容忽视。

图2 倾斜结构构件影响示意图

此外，水平构件跨度较大时，须按照一定比例起拱。构件起拱示意图见图 3。从中可以看出，构件跨度越大，要求的起拱高度也越大。从构件整体占用的垂直空间角度分析，构件起拱影响空间净高。

图3 构件起拱示意图

1.2 机电安装的影响

压力管道输送流体由机械设备提供动力，一般管道高度（直径）即为影响程度。重力管道内流体流动的驱动力为流体自身的重量，需要管道具有一定坡度，因此重力管道在敷设的纵向截面中，管道垂直方向所占高度远大于其本身的横向截面尺寸，对空间净高的影响程度也随管道长度的增加而增加。管道的起坡示意见图 4 。

图4 重力管坡度示意图

此外，施工过程中参照的相关规范规定了某些管线之间的相互距离，例如水管、电气桥架、线槽邻近安装时，则安装间距应 ＞100 mm[2]。另外，为了便于设备和管线的维修，施工时也会在管道之间留出相应安全检修距离，这种间距无疑会缩小设备和管线所能利用的空间，对净高造成影响。

1.3 精装修与内保温的影响

精装修的影响主要体现在吊顶和地板的厚度以及吊顶的造型。吊顶和地板的敷设厚度对空间净高的影响原理与水平结构构件对空间净高的影响原理一致，其厚度大小主要受选取的吊顶材料影响。而吊顶的空间造型体现在垂直方向上，自然也影响空间净高。

建筑内保温技术虽然存在冷热桥等方面的弊端，但在施工安全和降低造价等方面有一定优势[3]，因此其在一定范围内仍被使用。内保温材料的厚度大小在一定程度上影响了空间净高。保温材料的厚度主要与保温材料的材料选择及建筑所处的气候环境有关。

1.4 施工附加与误差的影响

设计图纸中不可避免地会存在未明确标注尺寸的情况，相应施工技术或方法的使用，会增加一定的附加措施，这些附加措施也可能影响空间净高，比如管道连接件、弯头等的使用：这些构件的高度可能会大于管道本身的高度。

此外，施工的误差也可能对空间净高产生影响。GB/T 50375—2016《建筑工程施工质量评价标准》[4]规定建筑和结构专业的误差允许范围一般为毫米数量级，影响较小。相比建筑及结构专业，机电专业管道敷设的允许误差较大。此外，操作不当也会带来较大误差。

2 净高分析的方法

2.1 边施工边分析

边施工边分析方法是一种通过施工过程中到施工现场实地查看，进而发现空间净高存在问题的部位并进行分析的方法。它具有一定滞后性。建筑工程项目是一个完整系统，利用该方法发现问题后，往往可供选择的解决方案较少，经济代价较大，甚至丧失了解决问题的可能性。

2.2 利用经验分析

经验分析指通过积累工程设计和施工方面的经验，从而获得净高分析方面的思维敏感性，即根据已经总结记录下的不同使用区域的净高问题、可能出现问题的区域以及特定区域净高问题的原因等对空间净高进行分析。该方法较为原始，准确率不高，适合大部分工程知识体系不够健全的从业人员。

2.3 对照图纸分析

对照图纸分析法是指将各专业的设计图纸进行对照分析，发现空间净高存在问题的影响因素，再对各因素进行综合分析，挑选出其中的主要因素，从而制订解决相应问题的对策的一种方法。该方法的实施需要相应的人员有较强的空间想象能力和较为全面的专业知识，所花费的时间成本也较大，并且容易产生遗漏。因此，该方法适合与经验分析方法配合使用，那样将提高效率。

2.4 BIM 分析

建筑信息模型（Building Information Modeling,BIM）可在视觉上直观反应建筑内部的预期状况[5]，实现电脑自动化分析和碰撞检查，可导出在建筑中任意部位的剖面图，也可以人的视角去看内部空间情况。该方法对相关人员的知识全面性要求相比图纸分析较低，但前提是相关人员做好充分的准备工作，须事先建立起整个建筑的 BIM。通过 BIM 分析，可以有效找到空间净高方面存在问题的具体部位，直观地找到每个部位存在问题的关键因素。此方法是目前效率最高、综合成本最小且最有效的分析方法。

3 室内净高优化措施

3.1 建筑方案与结构优化

城市规划会对一定区域的建筑高度作出限制。设计师在为特定区域的建筑做方案设计时，应充分考虑并利用高度的限制值。这样可以在建筑设计阶段为室内净高设计和后续施工阶段留足余量，降低其他因素对净高的影响程度。

从结构专业方面考虑，可以通过适当减小结构构件的尺寸，例如梁的高度、楼板的厚度等，也可以减少异形结构和倾斜结构构件的使用，从而降低结构构件对空间净高的影响。但这些措施应以保证结构安全为前提。

3.2 管道预先模拟排布

此方法主要用于施工过程中的实施方案。它利用 BIM 三维软件预先确定各管道与建筑结构的相对空间位置，或在软件中预先标定最低完成面，来充分利用局促的净高现状。它可在源头上消除部分误差带来的影响。

3.3 梁中穿管与管线上翻

在管线无法避开梁位置处，可在管线过梁后上翻，保证梁与梁之间的空间净高满足要求。在梁构件上开洞穿管，可缩小管线所占用的高度。近期，国家大力推行装配式建筑[6]，可有效利用该措施。

3.4 管线或系统调整

按照设计阶段的区域划分，建筑中一些区域为主要功能区域或人员长时间停留区域。在建筑设计和施工阶段，应首先满足这类区域的净高需求。在不影响建筑使用功能的前提下，进行机电管线综合设计和现场管线排布时，应当避免将管线和设备集中放置于这些区域，或者将这些区域原有的管线移动到其他区域。

当存在大面积净高缺陷，并且管线移位不能完全解决所出现的相应问题时，应从机电系统整体设计的层面考虑，重新设计管线系统的排布，方可有效解决问题。

3.5 取消管线

在净高问题无法解决，并且已经影响到建筑特定区域的使用功能时，亦可适当从管线系统的数量层面考虑，从源头上减少特定的机电管线敷设。以一实际工程为例，如图 5 所示：机械排烟管道存在时，净高为 1.71 m，不满足使用要求。若取消排烟管，利用玻璃幕墙开窗进行自然排烟，净高可达 2.45 m，这样净高得到改善。另外，宽度超过 1.20 m 的管道下部须增设消防喷淋。在不影响消防安全时，可将消防排烟系统从原机械排烟改为自然排烟，这样做可节省一定的顶部空间，并且取消排烟管后亦可降低消防喷淋的喷头安装高度。

图5 取消管线前后的净高示意图

3.6 采用被动式建筑

被动式建筑[7]主要是指不依赖于耗能的建筑设备，而完全通过建筑自身的空间形式、围护结构、建筑材料与构造的设计来实现建筑节能的建筑。被动式建筑一般结构构件较大，但该类型建筑可有效减少或者避免机电管线的敷设，特别是截面较大的暖通管道的敷设，综合比较下可有效提高空间净高。

4 结 语

建筑室内空间净高影响建筑的使用功能。建筑各分支专业均从自身角度对净高产生一定的影响。设计师或工程施工技术人员可通过在施工中观察、利用经验、对照图纸或利用软件工具等方法对净高问题进行分析，最终回归到各分支专业中去，针对特定问题再分别制订优化措施。