超高层项目机电一体化技术管理剖析——武汉绿地中心项目案例

徐 燕， 柯 军

(1. 绿地集团，上海200023； 2. 绿地华中事业部，武汉430000)

[摘要] 剖析探讨机电设计技术一体化管理在整个房地产开发过程中的关键作用、体现价值以及未来发展方向。 采用SMART 原则方法，就房地产板块中机电一体化管理涉及的范围管理、目标管理、组织管理、招标管理、投资管理、进度质量管理、信息管理、风险管理、项目收尾管理等多个维度，进行现状研究及探讨，形成房地产开发建设中机电一体化设计管理体系。 为项目整体策划提供全过程健全支撑体系，借鉴实际开发项目案例，为项目管理更加靠近国际工程管理提供探索依据。

[关键词] 机电一体化技术管理； 机电设计管控； 机电管理策划

中图分类号:TU852文献标识码:A文章编号:1729-1275(2021)03-0050-04

0 引言

中国房地产近20 年高速发展，城市规模越来越大，土地资源越来越少，为提高土地资源使用效率超高层建筑风起云涌。 为适应建筑业改革和转型，与国际工程管理惯例接轨，本文结合绿地集团实际开发超高层项目案例，就机电一体化技术管理的设计管理全过程，尤其是各个专业之间跨专业的技术融合及管理进行探讨。

1 超高层建筑机电系统特点及难点

1.1 超高层建筑特点

超高层建筑大多工程规模较大，地上及地下楼层层数多，竖向分区多，整体能耗大，机电系统复杂、设备体积庞大、机房管井及管线复杂繁多。

1.2 机电系统难点

(1)高层消防及防火技术要求高；(2)供电系统安全可靠性要求高；(3)主塔楼水系统及空调系统工作压力大、设备管材配件等承压高；(4)垂直交通系统－电梯配置精准度要求高；(5)烟囱效应解决难度大；(6)智能化系统科技技术要求高等诸多复杂难度。

1.3 超高层建筑项目案例

(1)项目概况:武汉绿地中心项目位于武汉市和平大道，总建筑面积69 万m2，主塔楼地上100层，地下5 层，总高度475m(原设计606m)。 武汉绿地中心项目主塔楼有三个建筑功能分区:1～62 层为办公，66～85 层为高端办公，87～100 层为高端酒店。 地下5 层为地下停车场及配套用房，功能划分如图1 所示。

图1 武汉绿地中心项目概况

(2)机电系统分区及设置

机电系统包括暖通、动力、给排水/消防、强电和弱电系统，所有机电系统基本按照办公、高端办公和酒店三个主要功能分区设置。

1)暖通空调系统

办公空调采用全空气变风量空调系统，高端办公和酒店为风机盘管加新风系统；空调水系统采用四管制形式，动态平衡措施；通风系统根据各空间需求设置。 空调通风系统通过建筑设备监控系统进行有效管控。

2)动力系统

动力系统按办公和酒店两个主要功能分区设置。 办公和高端办公合用一套冷热源系统，主立管单独分开并设能源计量；酒店单独设置一套冷热源系统。 冷源系统均采用电驱动冷水机组，热源系统采用油气两用锅炉。 系统接入市政蒸汽系统能源，供空调生活水系统使用。

3)给排水系统

给排水系统按三个业态功能分别设置给水、排水、中水、消火栓、自动喷淋等多个系统。 生活冷水地上采用串联水泵和水箱，地下室采用市政直供方式；办公采用水箱重力供水方式，高端办公采用全流量变频泵供水方式。 排水系统采用污、废水分流制分区分段设置。

4)强电系统

供配电系统采用4 路10kV(两路一组)高压进线，由地下室中心配电室配至设于三大功能区设备层或避难间的分区配电室，再向末端设备供电。 并设置柴发机组作为应急备用电源。

5)弱电系统

弱电系统设置有安防系统、通讯网络系统、停车管理系统、建筑设备监控系统、能源管理系统等多个系统。 弱电和运营商机房分别设置在办公、高端办公和酒店的设备层或避难层，其中办公弱电机房兼做整个大楼的弱电总机房。 各功能区机房可通过光纤网络实现信息数据的互联互通。

6)消防系统

消防系统设置有火灾报警及联动、消火栓、自动水喷淋、气体灭火、防排烟、应急照明及疏散、防火门监控系统等。 消防水系统采用分区分段重力高压消防系统；消防通风系统采用排烟、正压风机按照防火分区和三大功能分区分段设置；消防电系统在各功能区的设备层或避难层分别设置独立的消防控制室，一层消防控制室兼做消防总控制室，各功能区消防控制室既能独立管理控制，又能在总消防控制室集中管理控制。

(3)技术难点及解决措施

1)消防系统超限，技术专家评审

超高层项目存在火灾蔓延迅速、人员疏散难度大、救援难度大等特点。 GB 50016－2014《建筑设计防火规范》:建筑高度大于250m 的建筑防火设计应提交国家消防主管部门组织专题研究论证。 针对超高层消防用水量大、排烟难度大、垂直交通等重点和难点问题，绿地中心组织专题专项方案论证，并在消防的防火、控火和耐火等多个方面采取有效措施:①消防供水系统主塔三个避难层设置的消防水箱与生活水箱合用，增加消防用水量需求；②防排烟系统将原设计消防电梯前室的一个防烟分区分割为2 个防烟分区，增大送风量；③提高消防供电等级，保证消防供电干线3h 持续供电时间等。

2)多回路多分区供电主干，保证系统安全可靠

超高层项目供电系统的可靠性、供电距离和供电半径是技术管理中的难点。 本项目供电主干线采用两两互为备用的市电＋备用柴油发电机组，中心配电室－分配电室的方式，再由设备层或避难层的分配电室直接向末端设备供电，有效地减少供电距离和配电损耗。 供电支干线采用矿物绝缘耐火电缆，通过多种方式增加系统的安全性和可靠性。

3)主塔楼水系统及空调系统合理分区，规避系统承压风险

在超高层项目中，给排水和空调水都面临供水距离长、压力大，设备管材配件承压高的问题。 本项目水系统采取分区分段供水的形式，分别在各功能区的设备层及避难层设置中转传输水箱和中转板式换热器，减少给排水和空调水供水段高差，降低系统工作压力，从而保证各设备管材配件的承压能力，保证系统的安全可靠性。

4)深度研究电梯系统，力求设计配置精准

电梯作为垂直交通的工具，对其数量、容量、速度、服务楼层和控制方式合理选用也是超高层机电技术管理的重点，直接影响建设投资及运营服务质量。 武汉绿地中心在前期设计阶段通过多方多次会议研讨，进行多方面多方案地比选，确定电梯系统配置。 除消防电梯及候梯厅合用外，办公、公寓及酒店的电梯及候梯厅均根据各业态功能布局分开布置，位于中高区的公寓和酒店采用高速穿梭电梯和区间电梯相结合的模式，在公寓和酒店设置空中大堂及转换厅，减少电梯井数量，优化核心筒的布置，提高电梯运载效率，降低顾客候梯时间。

5)建筑专业与机电结合，解决烟囱效应难题

烟囱效应一直是超高层项目中的技术难题，产生影响及后果严重，如电梯井道会出现拔风现象形成啸叫，致使电梯门无法关闭，发生火灾时会将火源带到高层迅速传播。 本项目在建筑上通过加强管井、通道等围护结构的密闭性，在侯梯厅增加隔断门；在机电上对电梯进行分段减少竖井的高度，在通风管道上增加防火或止回阀等措施，从而减小烟囱效应带来的不利影响。

2 超高层建筑机电设计一体化管理

2.1 机电设计管理现状及特点

(1)设计资源行业:机电设计管理专业分工明确，一般分为4～5 个专业，每个专业的设计人员普遍专业度高、技术精，对国家规范较熟悉；整体学历偏高、素质较好；但由于公司体制及制度等诸多因素，设计领域人员对于项目整体机电设计管理及策划不够关注，跨专业技术管理知识不足。

(2)开发建设行业:由于企业需要每个项目机电技术管理人员配置较少、专业不够齐全，往往一人身兼几职跨专业(水、暖、电)管理、兼顾不暇；在完成建设项目本身机电技术管控同时，还要根据项目需要完成各专业技术手册、标准、图集、管理流程等，并形成标准化技术管理模块。

2.2 机电一体化设计管理的内容

机电一体化管理不仅仅局限于机电几大系统跨专业技术管理，针对房地产项目开发主要包括以下九个管理维度:范围、组织、合同、进度、质量、信息、风险、沟通及项目收尾管理。

2.3 机电一体化设计管理的应用及探索

房地产高速发展过程中，由于自身需求不断完善，载体量不断增加，管理水平逐渐接近国际通用模式发展。 房地产企业已完成项目开发各环节人力资源匹配前期策划、设计管理、造价成本、项目施工管理、营销、物业管理，甚至部分企业同时拥有监理、设计院、施工单位。

(1)范围管理:房地产企业开发项目从拿地测算阶段开始，便导入企业目标成本管理体系。 范围管理便更加明确，机电管理需根据不同业态确定各分项具体内容。 机电一体化设计管理的范围只是分支内容:主导机电系统方案、初步设计、施工图具体设计工作；提供技术要求给招标采购部门、配合工程部进行技术支撑。

(2)组织管理:项目机电设计内容包括一次机电设计、泛光照明、智能化、声学、泳池、厨房、消防专项、垂直交通、幕墙擦窗机、市政热力等专项设计。 各专业之间的一体化管理，采用平衡矩阵管理方式。

武汉绿地中心机电管理人员4 人，分别为给排水、暖通、强电、弱电专业。 管控方式是各专业作为技术第一负责人开展工作。 为保障各类复杂项目机电系统质量、解决技术力量不足、工作量超负荷问题，引进至关重要的机电顾问管理模块。 遵循“精干、有效、沟通、协作”等原则，各分项设计的方案选择先报机电顾问审核后提供评审报告，再开展后续的工作。

(3)项目合同管理:绿地集团经过多年的发展，已形成品牌库管理(包括设计资源、产品名录、施工单位等)、价格体制管理、标准合同管理模块。机电系统中专项设计分包给品牌库内的专业设计单位；合同价款参考《各类设计取费上限标准》，涉及各阶段环节均采用标准模块，合同管理已相对成熟。

(4)项目进度管理:项目总工期目标层层分解，形成进度计划，有体系控制性实施计划。 将工期目标压实责任；充分运用现代信息技术和计算机辅助计划管理手段，提高工作效率和项目进度管理的效果。

(5)项目质量管理:依托公司开发的项目信息管理体系OA 系统，机电一体化设计管理在确定目标同时，引进机电顾问。 设计管理的部分流程参考如图2 所示。 其中，初步设计方案对整个项目的成本影响最直接，宜纳入各种费用指标进行多方案比较，避免只画图、不算账的倾向。 纵向控制:依托目标管理，分解每个工艺环节所占单方费用的比值进行控制。 横向控制:参考类似工程分解项目历史数据，单方造价进行评选。

(6)信息管理:机电设计信息管理包括对人员信息、图纸等各单位部门间的来往文件等进行管理。 建立项目通讯录方便各方快速沟通；图纸资料均登记、编号、入库，在企业ERP 管理系统中存档备份。

(7)风险管理:在方案阶段、设计阶段，通过组织专家论证、头脑风暴等方法，对施工和验收阶段可能存在的风险进行甄别，分析风险对项目的影响，提出规避和降低风险的措施办法。

(8)沟通管理:积极高效的沟通是保证项目顺利实施的重要手段。 运用现代高效即时通讯工具，方便准确描述问题、提出解决办法，通过邮件等形式对沟通结果进行记录并传递各方。

图2 设计管理部分流程图

(9)项目收尾管理:单项机电工程设计收尾主要是核对专项图纸完整性、是否符合设计条件、达到设计功能要求，在专项机电工程实施完成后，对设计进行复盘和后评估。 在单项机电设计达标后，再进行项目整体的机电工程设计收尾，检查各专项间是否衔接紧密，是否有遗漏的细节和专项。

3 机电一体化设计管理发展趋势

武汉绿地中心项目的机电设计管理思路，仅仅是抛砖引玉。 房地产项目开发建设，机电一体化设计管理已成为必然趋势。

(1)管理体制逐渐完善。 建筑师负责制、工程总承包和全过程工程咨询逐步推广；行政部门加强工程设计建造管理，完善建筑设计方案审查论证机制，推行工程担保与保险。

(2)技术支撑逐步健全:建筑信息模型(BIM)、大数据、物联网等现代信息技术和资源，为开展全过程项目服务提供科技技术保障，提升信息化管理与应用水平。

(3)监督管理加强:信用信息平台建设推进，强化工程质量终身责任落实；强化督促指导，建立健全建筑工程质量管理、品质提升评价指标体系。

(4)建筑师责任制的推行，将很大程度体现专业个人的价值，机电技术人员的个人价值体现及作用尤显突出。

(5)监理制逐渐退出市场，但其本身的需求任然存在，取而代之将会是有专业能力，代表甲方意愿的各专业工程师“管监合一”；而机电一体化设计管理从项目决策到项目结束的全过程，起到关键作用影响较大。