装配式建筑机电深化设计浅析

张克中 合肥海恒发展股份有限公司

梅 雨 安徽富煌钢构股份有限公司

1 前言

“十九大”以来，我国装配式建筑行业发展迅猛，已经形成了较为成熟的建筑产业化体系，伴随着人民生活水平的提高，科学技术高速发展，建筑内部机电设施日益丰富，机电管线也愈发错综复杂，机电安装工程施工难度同步增大，在装配式建筑中表现尤为明显。机电管线及点位要提前在预制构件中预留预埋，相对于传统现场预埋容错率更小，从而对装配式建筑机电专业深化设计工作提出了更高的要求，值得引起装配式建筑从业人员的重视。

2 预制装配式建筑概述

装配式建筑是结构系统、外围护系统、设备与管线系统、内装系统的主要部分采用预制部品部件集成的建筑，其部品部件在工厂内制作完成，在工地现场进行安装连接，按结构形式可分为装配式钢结构建筑、装配式钢筋混凝土建筑、装配式木结构建筑以及装配式混合结构建筑。目前我国大部分装配式建筑项目是由设计单位绘制施工图，通过深化设计单位进行预制构件的拆分和二次深化，再由构件厂生产预制构件，输送到项目现场进行吊装。其中二次深化设计工作前置，通过优化设计方案，提前统筹规划，有效克服了传统建筑施工效率低、施工环境差、工期成本高等问题，符合我国绿色建筑的发展要求。以机电深化设计工作为例，通过深化设计精确定位机电点位，优化机电管线，在节省材料成本及提升设备使用体验方面有不容小觑的作用。

3 工程概况

紫云广场项目位于合肥市经开区紫云路与翡翠路交口东北角，为安徽省内第一个装配式钢结构公建项目，由于采用EPC与装配式相结合的建造模式而备受关注。该项目地上为双塔及裙房结构，其中A塔22层、B塔11层，裙房5层，地下2层（含人防），建筑高度97.5m，总建筑面积约7.05万平方米（其中地上5万平方米，地下2.05万平方米）。地下部分结构为劲性柱钢筋砼结构，地上采用钢框架支撑结构。紫云广场项目机电深化设计的主要内容为提前在预制构件中放置点位，同时分析机电各专业管线设备与钢结构碰撞情况，综合施工、生产及成本等因素，确定是否变更管线走向而避免碰撞或提前在钢梁、钢柱等预制构件上开孔用于后期穿管。

4 装配式机电深化设计主要内容

装配式建筑机电深化设计按照专业划分为给排水专业预留预埋工程、电气专业预留预埋工程、空调通风预留预埋工程。

4.1 给排水专业预留预埋工程

给排水预留预埋工程主要内容为当给排水管道穿越建筑结构时，在水平或竖向预制构件上预留洞口或提前埋设水管。当管道穿越楼板、墙体或者梁时，需要预留套管或洞口，其规格应大于穿越管道规格一到两级，当所穿管道为无压管时，以阳台DE110PVC雨水管穿预制楼板为例，可以采取预留Φ160的洞口或套管，也可以预埋DE110的PVC止水节，既省略了吊模这一工序也提高了穿管部位楼板的防水性能。预制墙体上的给水管现有两种预埋方案，一种是在生产构件时预埋PPR管，另一种方式为在预制墙体生产时在需要放置水管的部位利用模具形成墙槽，后期现场在墙槽内埋管补实，为确保预留的墙槽不会对墙体结构产生影响，墙槽的深度需经结构专业复核确认。应根据项目需求来确定预埋方案，相对于利用电镐等工具开槽敷设水管的传统施工方法，装配式机电预埋有效减小了对墙体结构的破坏，也达到了绿色施工的要求。

4.2 电气专业预留预埋工程

电气预留预埋工程主要是管线及线盒电箱的预埋，存在于预制墙体上的线盒及电箱盒，需要工厂提前放置，根据电气图纸确定出入线盒的线管数量和方向，如果管线走顶板CC敷设，通常在线盒上端接出PVC电管至预制墙顶并预留直接，现场接驳管线只需将线管与预留直接相连；如果线管走地板FC敷设，通常在线盒端接出PVC线管至墙底并预留直接和操作洞，现场接驳线管后再封堵操作洞口。当有PVC线管穿梁和楼板时，需要在梁和楼板上预留大于所穿线管一到两级规格的洞口或套管。当叠合板上有灯具点位时，需要提前预埋灯头线盒，根据电气连线图确定出入灯头线盒的线管数量来预留锁母，线盒的规格根据叠合板预制层厚度和现浇层厚度确定，要确保敲落孔能完全露出，线管能顺利连接线盒并通过现浇层完全隐藏。

4.3 空调与通风预留预埋工程

空调孔、厨房燃气排气孔和卫生间排气孔在预制墙体上时，应根据管径要求1∶1预留，要综合建筑结构完成面高差和墙板垫高等因素，以内侧洞中为基准，准确计算预留洞口标高，洞口一般按照内高外低倾斜5°～10°。当外墙内侧有现浇墙时，在内侧加直接，现浇墙段插管后浇筑，当外墙内侧有预制梁时，梁上留洞按原施工图设计尺寸，外墙板根据国标模数放大两级，外墙和梁均保留斜度。

当机电预埋工程需要开洞或者墙槽时，在保证机电管线完全隐蔽的同时，还要保证结构的安全性，必要时在洞口、墙槽等部位增设加强筋，当预埋方案不可避免对结构产生较大影响时，应及时调整方案，以结构安全为首要。

5 装配式机电深化设计的特点

5.1 对深化设计人员的综合要求较高

5.1.1 扎实的专业基础

由于装配式机电深化工作涉及给排水、电气、暖通等专业，各专业设备管线材料种类和规格繁杂，设计人员不仅要熟悉机电各专业图纸，还需对材料的选用在适用性和经济性进行衡量，在进行管线优化时还需对结构专业图纸有一定的识别能力，确定避让对象的优先级。点位高度的计算也是深化设计的重点，需要同时考虑叠合层的厚度、垫层的厚度、建筑完成面的厚度以及降板等因素。因此，独立完成机电深化设计需要有较高的专业素养和扎实专业基础。

5.1.2 良好的沟通能力

由于在预制构件中不免有机电点位与结构配件干涉的情况，经常发生机电点位位置调整的情况，点位位置调整需要与施工图设计单位协调变更，变更后要与施工单位进行点位变更交底，特别是在现浇层与预制层转换时需要提前与工厂与施工现场协调，确保转换层机电点位顺利接驳。机电深化设计对接的单位较多，当机电点位与结构筋干涉时需要与结构深化设计师协调，例如当插座预留线盒与墙内钢筋干涉时，以结构安全为首的原则，综合用户使用体验，确定是钢筋避让线盒，还是调整线盒位置来避让钢筋。当机电点位有变动时需要与业主方和施工图设计师确认，再对现场施工安装人员进行技术交底，在构件生产的环节还需要对工厂的制作工人进行技术交底。因此，机电深化设计人员需要具备较强的沟通协调能力。

5.1.3 较为丰富的现场施工经验

装配式机电深化设计的预埋方案要考虑到施工现场的操作方便，要熟悉施工工序，确保有足够的工作面进行点位的接驳。用于预制墙体中机电线管和楼板上预留线管接驳的操作洞口，要充分考虑直接的长度，施工人员手的操作空间以及工程误差，对于PPR管的热熔连接还要考虑到热熔机的操作空间等等此类问题。在深化设计的预埋方案出错时，还要根据现场情况和原设计情况做好变更或返工处理，需要有较丰富的现场经验，把损失降到最低。

5.2 容错率较低

装配式机电深化设计对点位的定位精度要求很高，预制构件机电点位与现场的预留点位是相对不连贯的，需要现场二次接驳，如果预留点位位置有偏差或者漏埋，需要对预制构件进行二次打孔开槽，构件内部钢筋复杂，很容易破坏套筒主筋，对构件的结构安全性产生很大的影响。同时，机电专业的线管往往是连续的，如果漏埋错埋，极有可能造成整个机电系统的瘫痪。所以相对于传统现浇预埋，装配式建筑机电深化设计容错率较低，需要相关人员具备高度责任感和细心。

5.3 配合度较高

成功的装配式机电深化设计并不是一个优秀的机电深化设计师就能独立完成的，他需要施工单位和施工图设计人员的支持。在深化设计前期，项目设计、施工及生产单位责任主体要进行图纸会审和提资答疑，在充分考虑工厂的生产难度、现场的施工难度以及造价等方面进行管线优化。在管线优化后，敲定预留预埋的具体方案，如压槽的深度、穿管部位预留孔洞的大小、操作洞口的大小等，在最终版深化设计完成后，多方再进行深化图纸复核，形成最终版的文件，整理变更及签证。在确保工程质量的同时，也避免了后期各方推诿的情况。装配式机电深化设计工作本身牵涉很多的专业及单位，如果没有各方的支持和配合，很难把工程质量把控到位。

6 装配式建筑机电专业深化设计的优点

6.1 提高工程质量

装配式机电预埋在构件生产过程中提前压槽或预埋附件，相对于传统墙体开槽，避免了对结构的破坏，减少了建筑垃圾的产生，提高了墙体的美观性，机电点位通过科学的计算方法精准定位，有效减小了工程误差，提高了用户机电设备的使用舒适度。另一方面，由于深化设计在开始施工前就已提前介入，相当于对图纸进行二次复核，能够及时发现设计中的不合理之处，及时变更，减少了错埋、漏埋等常规的机电施工问题。

6.2 控制成本

在进行深化设计时，通过多方面协调对接，深化人员为了方便工厂生产和现场施工，对机电管线的走向和材料的选取进行优化，简约了管线走向，节省材料，同时方便了现场安装施工，提高施工效率，且不需要采用机械打孔开槽，在人工、材料、机械等方面都大大节约了成本。由于传统的机电安装工程属于后置工序，基本属于处在工程的收尾阶段，以现浇楼板为例，由于工作面的关系，在钢筋工放完底层钢筋时，需要水电专业及时固定管线和线盒，再铺设面筋，最后浇筑混凝土，即存在工作面的交接问题，如果协调不到位，容易延误工期。而在这个追求效率的时代，工期即最大成本，装配式机电提前预埋能大幅度缩短工期，节约工期成本。

7 结束语

在大部分土建工程人员的思想中机电专业是整个工程项目中的“配套”专业，然而随着居民生活品质的提升，居民对机电设备的要求和安防的意识也越来越高，机电专业的内容也越来越丰富，也造成了预埋工作越来越烦琐，虽然机电安装工程没有土建工程体量庞大，但亦有举足轻重的地位，需要引起每个工程人的重视，摒弃此类偏见。装配式建筑中机电专业提前进行管线预埋，有效减少了材料的浪费的同时也避免了大部分的工程错误，提高了工程质量和施工效率，大大缩短了工期成本，符合绿色建筑的发展要求。我国装配式建筑行业还处于探索发展阶段，装配式机电预埋方案有很多，只有通过各岗位工程人员的反复实践和创新才能充分发挥其优势，需要我们每个工程人不断总结与提升。