总包工程ICOD机电深化设计体系探索与应用

刘占强，徐 巍，童 晶，刘登辉，高 宁

（中国建筑一局（集团）有限公司华北公司，天津 300457）

1 工程概况

廊坊《只有红楼梦》戏剧幻城为大型情景园林剧场园区类工程，占地面积约30万m2，总建筑面积约44万m2。园区内包括A1～A5核心剧场、B1～B6管理用房、C1～C10情景园林、D1～D21商业水街、东西游客中心和主题酒店等45栋单体组成（见图1）。核心剧场地上3～4层，最高21.6m，剧场顶部为钢结构桁架。本工程建筑单体及业态种类多，机电系统复杂，涉及4家建筑设计院，多家专业设计单位，还包含古建、灯光舞美等文化、演出专业队伍，参建单位众多。

图1 项目效果

2 机电深化设计常见问题

2.1 专业考虑不齐全

机电深化设计除包含给排水、暖通空调、强弱电、消防等常规机电专业外，还需考虑与混凝土结构、钢结构、二次结构、精装修、智能化、幕墙、景观园林等专业的协调配合，特殊工程如本工程还需考虑古建、舞美、灯光等演绎专业相关内容。

2.2 设计沟通不及时

目前，大多数工程未进行三维正向设计，设计院按传统模式出具二维图纸，建筑、结构、水、暖、电五大专业受二维图纸所限，相互之间考虑较难周全，施工单位需进行大量深化设计工作。施工单位需从工程整体出发，全专业考虑，发现碰撞、不协调等问题及时沟通协调解决，要考虑设计院内部沟通效率，特别是本工程涉及多家不同建筑和精装设计单位，交叉面众多，可通过搭建设计协同平台，借助二三维一体化提高设计协同效率。

2.3 深化设计开展不及时，与商务招采脱节

机电深化设计工作开展时间较晚，不利于进行一些可能的建筑结构优化。建议总包进场后图纸具备即开展全专业的机电深化设计工作，相应部位结构施工前即完成大部分深化设计，便于对建筑结构进行优化。机电深化设计要与设备招采联动，及时确定设备选型，有助于预埋阶段施工，要充分考虑特殊设备招采周期，保障设备按计划进场安装。

2.4 与现场施工脱节

深化设计工作不是简单地建模、画图，在满足设计规范和功能要求的基础上，还要满足施工规范及运维检修需要。深化设计工作要结合现场机电各专业分判模式，明确各分包界面和工序安排，特别是综合支吊架的应用。除业主、设计、总包人员外，建议分包技术人员和设备供应商参与深化设计工作，保障深化设计成果落地实施。

3 ICOD机电深化设计体系实施

本工程机电系统复杂、参建方众多，总包机电深化设计实施和管理难度大，故运用ICOD机电深化设计工作体系指导相关工作，如图2所示。

图2 ICOD机电深化设计体系

3.1 二三维一体化应用

本工程应用BIM技术，对机电工程进行二三维一体化深化设计。工程初期，建立结构、建筑、机电全专业三维模型，提前发现并解决各专业间的不协调，辅助设计优化。除机电各专业内部间的管线综合、精确定位外，还需特别注意机电与钢结构桁架、防火卷帘、精装天花等特殊部位的深化设计。深化设计成果二三维相结合，通过三维模型导出二维图纸，经业主、设计等审核审批后实施。在设备机房、管廊等复杂部位出具二三维一体化的施工图纸，包括平面、剖面、侧面、三维图等，再辅助以移动设备上的轻量化模型，直观指导现场施工，避免拆改，保障顺利施工。

3.2 搭建协同工作平台

本工程核心剧场、东西游客中心、水街为不同的建筑设计院和装修设计单位，工程单体及参建单位众多。应用信息技术搭建网络协同平台（应用BIM360协同平台），建立沟通协调机制，明确工作流程与审图流程（见图3），进行高效的工作协同。

图3 深化设计工作流程

协同平台分为两部分，一部分是设计协同，另一部分是现场管理协同（见图4）。参与协同工作的不同单位和人员分配不同的权限，通过技术和深化设计人员进行无缝衔接，由总包进行统一协调管理。需要说明的是，工程各参建方均纳入协同平台，总包的技术、机电、工程等部门均纳入现场管理协同，实现不同权限内的信息实时传递。协同平台的搭建确保信息时效性，提升沟通和解决问题效率，减少60%以上的沟通成本，保障项目高效运行。

图4 协同平台框架

3.3 对原设计图纸进行设计优化、方案优化

在工程建设初期，根据工程特点进行设计优化和方案优化。本工程通过对原设计方案进行综合分析，从建筑全生命周期综合考虑，借鉴市政工程地下综合管廊技术，在园区内设计类管廊，将室外主要埋地管线集中布置于类管廊内，合理有效利用地下空间。创新性地对类管廊进行平面布置，确定入廊管线并进行管线复核计算，对类管廊进行舱室断面设计。优化后类管廊与主剧场同期开始建设，使工程进度满足排练和演出计划要求，有利于工程总体部署及质量、安全保障，提升园区运营维保管理能力，便于后期扩容，减小维保成本，最大化运营收益。

对A5中心剧场进行CFD（计算流体动力学）分析，分别从夏季、冬季2种工况对剧场内风速、温度、湿度进行模拟，优化空调系统设备和管线，通过增加风口数量、优化风口位置提高体感舒适度。

3.4 全专业深化设计

应用BIM技术对机电全专业进行深化设计，出具预留预埋图、平面图、二三维一体化设计图、支吊架布置图、管井详图等全套深化设计图纸。机电深化设计要考虑全专业，实现零碰撞；设计综合支吊架，优化净高，明确安装工序，考虑施工和检修空间，保障深化设计成果的落地实施。本工程制冷机房循环泵组采用预制装配式工艺，采用模块化安装，节省工期，提高安装质量。

4 体系实施保障机制

4.1 “3+3”校审流程

建立“3+3”校审流程，保障深化设计图纸的准确性，确保成果落地应用（见图5）。

图5 “3+3”校审流程

4.2 “6+N+N”沟通协调机制

在协同平台的基础上，建立“6+N+N”沟通协调机制，实行“全过程+全员+全专业”的沟通机制。

1）全过程（6类会议） 深化设计贯穿于项目全过程，通过策划会、讨论会、协调会、内审会、交底会、总结交流会等6类会议协调推进相关工作开展；还可根据需要召开专项培训会、创优策划会等会议。

2）全员（N） 项目部技术、机电、商务、工程、质量等各系统全员参与，外加项目各专业分包（含甲指分包），业主、设计等各参与方。

3）全专业（N） 机电深化设计是总包工程深化设计的有机组成部分，应与结构、钢结构、二次结构、装饰装修、消防、弱电、幕墙、景观园林等专业充分协调配合。

4.3 人才培养

深化设计人员需上承设计，下接施工，综合能力要求高，不仅需要懂设计，而且要解施工现场，具备一定的综合协调和解决问题能力。该项目进行深化设计工作的人员存在经验不足的问题，需系统性培训、学习，理论与实践相结合，设计与现场相结合，全方位提高综合素质，保障体系运行。

5 结语

通过构建ICOD机电深化设计体系，有效提升大型公建项目深化设计工作效率和质量，有机组织参建各方进行设计优化、方案优化和深化设计，实现机电安装“零开洞”和“零拆改”，通过BIM技术应用和管理创新实现工程降本增效和品质提升，赢得业主等各方的认可和信赖，并取得良好的经济效益和社会效益。