超高層綜合體建筑的機電深化設(shè)計

卜真良 洪 瀟

上海建工集團工程研究總院 上海 201114

近年來，由于城市居民愈加快節(jié)奏的生活方式，致使城市開發(fā)進程中對集方便、快捷、經(jīng)濟等功能于一體的綜合生活空間的需求日趨高漲。其中尤以將辦公、住宅、酒店、購物、飲食、文化娛樂及軌道交通等城市生活空間進行有機融合，形成相互助益、相互依存的多功能、高效益的超高層綜合體建筑備受矚目。建筑高度的提升與建筑業(yè)態(tài)的多元化引領(lǐng)了城市的革新，同時也由于其復(fù)雜性致使機電各專業(yè)與結(jié)構(gòu)、裝飾、幕墻之間相互限制、相互影響，增大機電安裝難度、降低施工質(zhì)量。因此，在綜合體項目機電安裝前對機電專業(yè)進行深化設(shè)計，充分協(xié)調(diào)各專業(yè)之間的相互關(guān)系，是降低安裝難度、保證施工質(zhì)量、提升經(jīng)濟效益的重要手段[1-6]。

1 工程概況

浙江省某地標(biāo)型超高層綜合體項目，其主體由2棟集甲級寫字樓、國際服務(wù)公寓、品牌酒店、居家式辦公及高檔住宅為一體的近250 m超高層塔樓和1棟商業(yè)裙房組成。工程總建筑面積392 931.5 m2，其中地上建筑面積為283 567.5 m2，地下建筑面積為109 364 m2。因其多元化業(yè)態(tài)、工程體量大、建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜等因素，致使其機電設(shè)計與安裝面臨前所未有的挑戰(zhàn)，存在以下難特點：

1）業(yè)態(tài)多元化，各業(yè)態(tài)間機電系統(tǒng)交錯、繁復(fù)。

2）結(jié)構(gòu)異形，建筑實體與設(shè)計偏差嚴(yán)重。

3）建筑品質(zhì)高，裝飾變動頻繁。

4）分包單位多，各參建單位間配合難度高。

5）工程量大、工期緊，施工方自主出圖節(jié)點與質(zhì)量難以保證。

為保證項目有序開展，在進度計劃周期內(nèi)保質(zhì)保量完成項目，由業(yè)主方聘請專業(yè)機電深化單位對該項目進行機電深化設(shè)計，并提供駐場服務(wù)直至項目竣工運營。

2 機電深化設(shè)計概念

傳統(tǒng)意義的機電深化設(shè)計是通過三維軟件對設(shè)計院所提供的設(shè)計圖進行三維建模，并對各專業(yè)之間的碰撞檢查及配合裝飾進行凈高分析。然而，此類深化設(shè)計已無法滿足超高層綜合體建筑對于機電深化設(shè)計的需求。

適用于超高層綜合體建筑的機電深化設(shè)計更注重于機電安裝過程中進行的一系列設(shè)計協(xié)調(diào)和輔助管理措施。在施工準(zhǔn)備階段，以不改變原設(shè)計理念和設(shè)計意圖為基礎(chǔ)，根據(jù)業(yè)主與機電各專業(yè)顧問要求，對設(shè)計圖進行設(shè)計補充及專項深化，并結(jié)合裝飾圖對機電末端點位進行調(diào)整。同時，基于現(xiàn)場實際情況對各專業(yè)機電管線進行綜合排布和設(shè)計優(yōu)化，以降低施工難度并提高經(jīng)濟效益。在施工階段，為保證深化施工圖能準(zhǔn)確指導(dǎo)施工，機電深化設(shè)計團隊進行駐場配合，對安裝過程中的機電問題進行協(xié)調(diào)處理，并定期進行安裝質(zhì)量巡查。在竣工驗收階段，配合相關(guān)方進行設(shè)備調(diào)試，繪制竣工圖并歸檔項目實施過程中各類機電相關(guān)資料。機電深化設(shè)計工作流程如圖1所示。

圖1 機電深化設(shè)計工作流程

3 深化設(shè)計各階段工作

3.1 前期準(zhǔn)備階段

3.1.1 團隊建立

在深化設(shè)計工作開展前，深化設(shè)計項目經(jīng)理根據(jù)合同要求與業(yè)主方項目部充分溝通項目難、特點，根據(jù)實際需求組建項目團隊，明確人員分工及崗位職責(zé)（圖2）。

圖2 深化設(shè)計團隊組織架構(gòu)

3.1.2 資料收集及編制專項深化設(shè)計方案

該項目是多種業(yè)態(tài)相互融合的綜合體建筑，各業(yè)態(tài)擁有獨特的機電系統(tǒng)、裝飾風(fēng)格及交付要求。深化設(shè)計團隊需對項目資料進行系統(tǒng)性收集，其中主要包括：酒店設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、專項顧問設(shè)計要求、全套設(shè)計施工圖、裝飾設(shè)計圖（初稿）、裝飾區(qū)域限高要求、商鋪招商機電預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)、物業(yè)管理檢修要求、RCH各業(yè)態(tài)交付及驗收標(biāo)準(zhǔn)匯總表等。

為使各業(yè)態(tài)機電深化設(shè)計能夠滿足業(yè)主方整體機電設(shè)計要求，由業(yè)主方協(xié)調(diào)機電顧問及設(shè)計院在項目伊始與深化設(shè)計團隊就各業(yè)態(tài)設(shè)計要求及意圖進行深度講解。同時，組織各業(yè)態(tài)專項深化人員進行經(jīng)驗交流，梳理各業(yè)態(tài)專有特點，就酒店業(yè)態(tài)的設(shè)計優(yōu)化、商業(yè)業(yè)態(tài)的商鋪機電條件預(yù)留、住宅業(yè)態(tài)的毛坯交付及精品裝飾、辦公業(yè)態(tài)的大空間改造等業(yè)態(tài)特點編制專項深化設(shè)計方案，并分配小組對專項業(yè)態(tài)進行設(shè)計補充及深化設(shè)計。減少深化人員因?qū)δ承I(yè)態(tài)的設(shè)計經(jīng)驗不足而造成的設(shè)計錯漏、影響深化質(zhì)量，確保深化設(shè)計能切實提高項目機電品質(zhì)。

3.1.3 編制出圖計劃

對于近400 000 m2總建筑面積的超大型綜合體項目，在不降低圖紙質(zhì)量的前提下，如何按時為項目施工方提供深化施工圖是影響機電安裝工程質(zhì)量的關(guān)鍵問題之一。

為保證項目總體進度計劃，不影響整體工期，深化設(shè)計團隊在增加項目繪圖人員的同時，協(xié)同業(yè)主與施工總承包根據(jù)分項進度計劃及工段安排編制出圖計劃，在最短時間內(nèi)保質(zhì)保量完成現(xiàn)場需求度最為迫切的深化設(shè)計圖紙。避免因深化施工圖紙未到位，導(dǎo)致施工班組以設(shè)計施工圖進行施工的情況發(fā)生，確保項目機電設(shè)計意圖得以實現(xiàn)。

3.2 圖紙深化階段

3.2.1 設(shè)計補充、深化

在設(shè)計階段，設(shè)計院因酒店品牌尚未最終定標(biāo)、精品公寓裝飾設(shè)計未完成、商業(yè)招商未確定等因素，僅能根據(jù)業(yè)主和機電顧問要求進行機電條件預(yù)留。針對這一情況，深化設(shè)計團隊在收集完前述各類項目資料后，依據(jù)酒店設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、專項顧問設(shè)計要求配合裝飾設(shè)計圖對酒店區(qū)域、精品公寓的機電系統(tǒng)進行設(shè)計補充及專項深化；根據(jù)商鋪招商機電預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)和物業(yè)管理檢修要求，對商業(yè)區(qū)域各商鋪進行機電預(yù)留調(diào)整，無法滿足預(yù)留條件的店鋪進行整理匯總并提交業(yè)主商管部門進行報備。

同時，在設(shè)計補充及專項深化完成后，對調(diào)整區(qū)域機電系統(tǒng)進行設(shè)計校驗時，發(fā)現(xiàn)前期商業(yè)及酒店區(qū)域預(yù)留電量、酒店區(qū)域空調(diào)設(shè)備及廚房排油煙風(fēng)機預(yù)留風(fēng)量無法滿足實際使用需求?；诖饲闆r，深化設(shè)計團隊對整體機電系統(tǒng)進行梳理、校核，在項目機電安裝全面開展前向業(yè)主、機電顧問及設(shè)計院提交校驗報告并提出改進建議。經(jīng)由各方確認(rèn)，在設(shè)備采購前由設(shè)計院出具設(shè)計變更，避免了因設(shè)計預(yù)估不足而造成的機電功能缺失。

此外，原設(shè)計方預(yù)留的水處理機房、景觀、弱電等需專項深化的區(qū)域，由深化設(shè)計團隊配合專項設(shè)計師與供應(yīng)商進行設(shè)計深化。

3.2.2 結(jié)構(gòu)復(fù)核

作為地標(biāo)性建筑的超高層綜合體，因其震撼視覺、引人入勝的特殊建筑形態(tài)，致使建筑結(jié)構(gòu)并不規(guī)則。在土建施工過程中，為滿足結(jié)構(gòu)安全及施工可行性，結(jié)構(gòu)顧問及施工方進行了大量的現(xiàn)場結(jié)構(gòu)變動，且因工期緊張無法逐一在結(jié)構(gòu)模型中完整體現(xiàn)。

有別于傳統(tǒng)“現(xiàn)場是現(xiàn)場，圖紙是圖紙”的出圖模式，為提升深化設(shè)計質(zhì)量，深化設(shè)計團隊在管線綜合排布前，對結(jié)構(gòu)復(fù)雜區(qū)域的現(xiàn)場梁、柱進行實測，并以實測數(shù)據(jù)調(diào)整既有深化設(shè)計模型，降低因?qū)嵨锝Y(jié)構(gòu)偏差導(dǎo)致的管線碰撞。

3.2.3 管線綜合

管線綜合作為機電深化設(shè)計工作中的重要組成部分，在機電安裝工程中發(fā)揮著越來越重要的作用，一定程度上決定了機電安裝及運行質(zhì)量。

該項目境外裝飾設(shè)計方秉承“精益求精、可持續(xù)性發(fā)展”的設(shè)計理念，裝飾調(diào)整頻繁且變動量大，如何高效、準(zhǔn)確地完成管線綜合進行裝飾協(xié)調(diào)成為項目中面臨的核心問題。

由于市場主流的Revit軟件無法滿足項目需求，故深化設(shè)計團隊選擇了更適用于管線綜合的TFAS軟件進行管綜，并直接導(dǎo)出可用于施工的深化施工圖，極大地提高了管綜效率，縮減了出圖周期。

高質(zhì)量的管線綜合應(yīng)滿足以下基本原則：

1）符合設(shè)計要求——在管綜過程中，為使建筑空間得到最大化利用，不可避免地會出現(xiàn)管線移位的情況，而此類變動須忠于原設(shè)計意圖。

2）符合國家質(zhì)量驗收規(guī)范——管線綜合在滿足裝飾需求及建筑空間最大化利用的同時，必須符合國家有關(guān)的施工質(zhì)量驗收規(guī)范。

3）合理排布、空間最大化利用——根據(jù)建筑功能分區(qū)，結(jié)合施工現(xiàn)場實際情況，分析各專業(yè)管線相對位置關(guān)系，綜合考慮管線安裝工序及間距，合理布設(shè)機電管線，避免管線沖突，充分利用建筑空間。

4）預(yù)留安裝、檢修空間——機電管線及設(shè)備的安裝可操作性及運營維護的便利性是評判管線綜合成效的重要標(biāo)準(zhǔn)，盲目追求建筑空間極致化利用而忽視安裝、檢修空間的合理預(yù)留是管線綜合的大忌。

5）保證結(jié)構(gòu)安全——當(dāng)管線綜合涉及結(jié)構(gòu)開洞、大載荷設(shè)備及管道移位時，應(yīng)當(dāng)與結(jié)構(gòu)設(shè)計師充分溝通，以保障結(jié)構(gòu)安全為第一要義。

3.2.4 參數(shù)核算

為滿足裝飾凈高要求，在管線綜合過程中對大部分機電管線進行翻彎和改變路由，以及由于部分空間功能變化出現(xiàn)末端設(shè)備增加等情況，導(dǎo)致原設(shè)計圖紙所提供的前端的空調(diào)設(shè)備壓頭、水泵設(shè)備揚程均無法滿足使用需求。同理，在電氣專業(yè)配合裝飾設(shè)計時，為保證裝飾效果和使用功能，需增加大面積用電燈具及高能耗用電設(shè)備，造成原設(shè)計預(yù)留的樓層總箱，乃至前端干線負(fù)載不足。

因此，深化設(shè)計團隊在管線綜合完成后重新編制設(shè)備參數(shù)表，對空調(diào)設(shè)備壓頭、水泵揚程、用電負(fù)荷等參數(shù)進行全面校核，提交機電顧問進行審核，經(jīng)機電顧問確認(rèn)后由甲方指示施工方進行設(shè)備采購及安裝。避免在設(shè)備調(diào)試階段因設(shè)備參數(shù)不滿足設(shè)計需求而造成的風(fēng)口風(fēng)速偏低、水栓出水過緩、用電跳閘等情況。

3.3 施工安裝階段

3.3.1 安裝協(xié)調(diào)

超大型項目全面施工時通常存在為數(shù)眾多的機電分包單位，各分包單位施工能力參差不齊、分包合同中施工界面雜亂無章、施工前工序無統(tǒng)一協(xié)調(diào)，往往導(dǎo)致機電安裝無法按圖施工。此外，因分包眾多，一個安裝問題需要涉及多家單位進行整改，當(dāng)整改發(fā)生延誤時，各分包單位避重就輕、相互推諉，嚴(yán)重影響安裝進度及施工質(zhì)量。

本項目深化設(shè)計團隊進場后，在施工前對各區(qū)域管線施工順序進行細致交底，包括圖紙基準(zhǔn)線、標(biāo)高計算方法、施工安裝順序、重要設(shè)備安裝與檢修方案、難點區(qū)域解析等，降低因識圖問題造成返工，并協(xié)同業(yè)主及機電顧問對各分包單位施工界面進行系統(tǒng)梳理，避免發(fā)生重復(fù)施工、工區(qū)遺漏等問題。

3.3.2 設(shè)計變更

在機電安裝過程中的設(shè)計變更可分為三類：

1）施工方現(xiàn)場安裝過程中發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題，提出的技術(shù)變更。深化設(shè)計時進行現(xiàn)場復(fù)核，并對技術(shù)變更進行可行性驗證，以最小的改動量確保機電系統(tǒng)的完整性。

2）依據(jù)建筑最新裝飾調(diào)整或空間使用功能變動，進行的設(shè)計變更。對于精品建筑裝飾調(diào)整不可避免，深化設(shè)計團隊在收到變更裝飾圖后，在極短時間內(nèi)完成管線綜合、凈高分析、裝飾協(xié)調(diào)等工作，避免圖紙調(diào)整周期過長影響安裝進度。

3）施工前因資料不全無法進行設(shè)計的區(qū)域，在施工階段進行設(shè)計補充。安裝過程中的設(shè)計補充不僅是圖紙的調(diào)整，還須由深化設(shè)計團隊對需補充設(shè)計區(qū)域內(nèi)現(xiàn)場機電管線和建筑結(jié)構(gòu)進行勘測，以實測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進行設(shè)計補充，減少因圖紙脫離現(xiàn)場而造成的拆改。

3.3.3 現(xiàn)場巡查

為保證深化設(shè)計成果能切實指導(dǎo)現(xiàn)場安裝，深化設(shè)計團隊協(xié)同業(yè)主及監(jiān)理定期進行現(xiàn)場巡查并形成書面報告，對于問題點，明確各分包單位職責(zé)和整改措施，確?，F(xiàn)場實物與深化圖紙一致，避免不必要的大面積返工。同時，對過往安裝質(zhì)量問題的整改情況進行追蹤，提升質(zhì)量問題關(guān)閉率。

3.4 竣工驗收階段

深化設(shè)計團隊在項目調(diào)試驗收階段需要參加機電各系統(tǒng)設(shè)備調(diào)試會議，協(xié)同業(yè)主參與消防驗收與竣工驗收。同時，匯總設(shè)計變更單、技術(shù)核定單及最終版深化施工圖，繪制竣工圖提交業(yè)主、機電顧問及設(shè)計院、監(jiān)理單位、施工單位進行審核。審核無誤后，由各參建單位蓋章確認(rèn)，并整理項目實施過程中全部的機電深化資料提交業(yè)主進行歸檔。

4 結(jié)語

隨著當(dāng)前建筑行業(yè)日新月異的發(fā)展，深化設(shè)計在機電安裝工程中的應(yīng)用價值愈加顯著。深化設(shè)計不再局限于傳統(tǒng)的管線綜合、凈高分析，通過其“知設(shè)計、懂施工、善協(xié)調(diào)”的專有特色，能夠在施工端彌補設(shè)計的不足、指導(dǎo)現(xiàn)場施工有序進行、溝通協(xié)調(diào)各參建方的實施工作。機電深化設(shè)計是“建筑裝飾得以實現(xiàn)、機電性能得以保障、經(jīng)濟效益得以提高”的最堅實的依靠。

實踐表明，以設(shè)計協(xié)調(diào)和現(xiàn)場輔助管理為導(dǎo)向的機電深化設(shè)計在超高層綜合體建筑中為項目帶來的利益雖無法量化，但成效是有目共睹的。業(yè)主方在選擇此類型機電深化設(shè)計服務(wù)時存在以下注意事項：

1）對于深化設(shè)計團隊成員能力要求，不僅知設(shè)計，還需懂施工、善協(xié)調(diào)。

2）深化設(shè)計服務(wù)不僅限于施工準(zhǔn)備階段，還需橫跨整個施工階段直至竣工運營，高額的駐場服務(wù)費與項目成效之間的取舍需綜合考量。

3）項目接入點是關(guān)鍵，在設(shè)計階段介入是最佳的，但是如果晚于施工準(zhǔn)備階段，則深化設(shè)計所產(chǎn)生的效能是屈指可數(shù)的。