基于BIM技术的商业综合体管线综合优化策略研究*

韦 良，甘佩仙※

（1.广西大学土木建筑工程学院，南宁 530004；2.广西大学建筑与土木工程虚拟仿真实验教学中心，南宁 530004）

0 引言

随着建筑业发展，商业综合体在近5 年进入井喷式发展，在不同的城市中，商业综合体已经逐渐成为一个城市的标志建筑。另一方面随着BIM 技术日益发展与推广，在商业综合体中应用BIM 技术已经越来越普遍。而就目前的BIM 应用过程，宋文强等[1]经过系统分析，认为BIM 应用中，机电管线综合的价值最高，达85%以上。在实际应用当中，机电工程在进行深化方面是也是最能体现BIM 的直接价值，所以是最受欢迎的。其中主要是因为BIM 技术突破了原来的二维设计局限，进行三维深化，同时解决了机电工程本身多专业、多功能的复杂特性，实现了机电工程综合深化、优化的目标，减少施工阶段的设计变更与返工。但是想要管线综合的优化实现真正的可落地，特别是在商业综合体这样的大型、复杂的机电工程中，管线综合的优化落地是值得研究的。

国内对管线综合优化方案的策略做了大量研究。Kalasapudi V S[2]提出基于关系的新型框架，基于自动空间的变化分析，利用3D 激光技术对MEP 组件与空间关系的提取，从而识别大型建筑模型的许多变化，并且能够揭示这些变化在整个大型建筑设施中的级联效应。文献[3-6]从分析中总结了一般性管线综合优化研究，总结结合出管线综合排布的一般原则。文献[7-12]以实际项目探索了BIM 技术在商业综合体中管线综合的应用。龙丹凤[13]利用Matlab 工具箱进行变成，基于成本最优进行管综排布，同时用模糊效益评价专家打等方法计算投资收益率，得出结论：管线综合的排布方案改善可以直接提升管线综合的质量，有利于BIM 技术的进一步发展。上述文献中，各方研究一方面总结了应用BIM 技术进行管线综合排布的一般原则及策略，另一方面从实际项目中对商业综合体进项管线综合进行尝试总结，但是均没有涉及到针对商业综合体特性，对关键节点的管线综合优化方案的策略及思路进行研究，因而商业综合体的管线综合方案的优化目前是存在较大问题的。

本文基于BIM 技术，以现在使用较多的REVIT 软件为工具，从商业综合体的特性研究出发，总结商业综合体的管线综合优化主要方向，以及商业综合体的管线综合优化的一般原则。最后根据商业综合体常见特殊管线需要做的特殊处理，进行归纳总结。最终得出一套可直接用于商业综合体的管线综合方案的优化策略，旨在方案可实际指导施工、节省成本，为相关人员提高工作效率。

1 商业综合体的一般特性

李静波[14]将商业综合体定义为：城市经济集约化增长的重要物质载体，功能构成上以商务、商业为核心职能，辅以居住、文娱、游憩、会展等相关职能，并形成各功能互为价值链的有机整体。由此可知，商业综合体主要以商业为主要功能目标，同时兼顾居住、文娱等其他目标。而商业综合体由于本身体量较大，综合掺杂不同功能的建筑，如办公楼、酒店、影院、住宅、商业等。故相应的配套机电工程也会相对常规机电项目更复杂。具体体现在专业系统多、特殊管道多、管线密集等方面。

2 管线综合优化一般原则

除了满足净高目标外，值得强调的是，管线综合优化方案的基本目标是可指导施工，否则管线综合优化方案则是纸上谈兵，实现不了其原始价值。但是由于BIM技术用于管线综合方案中的时间不久，目前的研究中的管线综合优化的方案及技术，考虑到最后施工极少，这也是许多使用BIM 进行优化后无法落地的主要原因。故本研究在考虑可施工下，甚至实现可运营维护，总结出管线综合优化的一般原则。

排布总体原则：（1）坚持小管让大管、有压让无压、冷水水管让桥架、排水管优先；（2）优先考虑各专业管线综合考虑支架共用，节省成本；（3）走道预留不少于0.35 m 的维修空间；（4）管线距墙预留至少150 mm操作空间；（5） 上下层管线垂直间距不少200 mm；（6） 优先考虑单层排布，空间不足时考虑多层排布；（7）应安装专业分组，同层管线中，尽量少或没有专业间的穿插，以专业分组明确为优。间距指管线间管外壁（包含保温棉）间距。

基于此原则上，还有一些施工性原则、规范性原则以及功能实现的基本底线，还需要特别注意，主要涉及到管线间的间距、使用的管件是否常见等方面。

首先，对于管线间的间距，本文在综合考虑规范性及实际项目经验后，总结出各专业间的建议最小间距，如表1所示。

表1 管线间水平间距mm

其次，在管件上，由于Revit 软件上各类的族均有，但是市场上常用管件是有限的，如果管线综合方案中的模型大量使用了预制类管件，将导致最后管线综合方案无法实施。所以在管线方案中，水管的管件一般只有90°弯头，特别是铁类管件，同时水管翻弯时应只考虑90°翻弯。桥架翻弯上，特别是强电桥架，考虑电缆较大，难以敷设，首先应考虑少翻弯，必须翻弯时应只考虑30°、45°翻弯。

再者，暖通风管必须保证风口附近有足够空间，保证风管可以使用，一般风口附近300 mm无障碍物。同时暖通风管在安装防火阀附近必须预留200 mm以上的安装空间，否则防火无法正常安装，风管无法正常使用。另外，风管若从风井接出，应该关注风井预留洞口是否满足风管尺寸。

最后，管线综合优化方案中，涉及大量优化，会发生管线路由的修改，在此过程中，应注意规范原则。本研究在综合规范要求下，将项目中常见的优化原则总结在如表2所示。

表2 管线优化的基本原则

3 商业综合体管线综合优化策略

3.1 商业综合体的管线综合优化的重点区域

在管线综合方案中，直接与商业综合体的功能目标联系的是：管线占用的机电安装空间，即建筑安装完机电管线后，天花板下能给予建筑直接使用的净高，以下均用净高表示。因为基于商业功能目标下，在目前为节省成本而极致的压缩层高的大环境中，管线安装使用的空间会直接影响净高。在同等条件下，净高高的地方比净高低的地方要显得更高级、更大气是众所周知的。所以商业综合体的管线优化方案的直接目标是提高净高。在此目标下，商业综合体管线综合优化的重点关注区域在于：地下室及其车辆出入口、电梯厅及其出入口、大厅及其主出入口、客人主过道、商铺。

地下室及其车辆出入口：由于地下空间开发成本极高，故地下室的层高一般都往极限压缩，在此前提下，地下室在安装完设备管线直线，还应该满足《住宅设计规范》中停车位净高要求不应低于2 m，行车道净高不应低于2.2 m。在预留20 mm 的支吊架空间下，停车位净高要求不应低于2.2 m，行车道净高不应低于2.4 m[15]。车辆出入口，应满足《汽车库建筑设计规范》要求，一般小型车坡道最小净高应不低于2.2 m，中、大型货车通道及坡道最小净高不小于4.2 m[16]。由于地下室的车位比车道净高要求低，所以在做管线优化时，可以优先尽量将除喷淋管线外的其他管线往车位排布，尽量保证车道空间，同时车道空间大，也给予人员较大的舒适感。

电梯厅及其出入口：由于电梯厅及其出入口是人员流动性最大的地方，客人流量最大，所以此处应尽量提高净高，按照现行建筑经验，大部分净高在3 m以上。

大厅及其主出入口：大厅及其主出入口是商业综合体给人的第一印象，主要舒适感都来源于此。所以此位置应该尽量提高净高，目前像万达等大厅及其主出入口，净高在4 m以上。

客人主过道与商铺应该一起考虑，考虑运营及日后维护，不影响商铺的正常运营，同时在建筑舒适性下，由于商铺的客人的常驻空间，过道是流动空间。所以在保证客人主过道的净高下，应首先考虑商铺不排布非必要管线，管线排布主要放置在过道上，不占用商铺净高空间[17]。

3.2 商业综合体的特殊管线

除前文所述的基本原则外，商业综合体中常常包含酒店、办公楼等多类建筑，而此类建筑一般都含有一些特殊管线，这些特殊管线在管线综合优化方案中，应针对其特性特殊处理，以达到可施工、功能实现、节省空间的目的。经总结，商业综合体常见的主要特殊管线有：大管径空调管道、厨房排油烟管、虹吸雨水管、热水管。

大管径空调管道在商业综合体是常见的，因为商业综合体常常拥有配置大型的中央空调系统。对于管径大于或等于250 mm 的管道，管径间间距不仅要考虑保温棉，更要考虑此类管道支吊架较大，更重要的是因其弯曲半径的限制，其相互间的管道水平间距如表3所示。

热水管管线一般以排至上方为优，因为热水管易产生水蒸气，若其他比其低温的管线在其上方，水蒸气会遇冷从而在其他管线上产生水珠，影响其他管线的使用寿命及功能性。因为桥架内部放置大量电缆或者光纤，导致桥架对水及高温极为敏感。一方面水对电缆或光纤本身就有腐蚀作用，但更重要的是水极易引起电路短路等重大问题，会造成建筑功能实现受阻及设备短路烧毁等经济损失问题。另一方面，电缆在高温的环境下，也会造成电路短路等问题。所以桥架的排布优化，应该注意与高温管线或水管之间关系，保证桥架内电缆或者光纤的长久正常使用。

虹吸雨水管是一类依靠虹吸压力实现雨水排放的管道，这是一类无压管，所以不允许翻弯，其次虹吸雨水管安装时有单独的支吊桁架在其管道上方，所以必须保证虹吸雨水管其上方无阻碍，最重要的是虹吸雨水管的集水器安装对于立管有高度要求，所以排布虹吸雨水管时，其管道外壁距离板至少0.6～1 m 以上，方可实现虹吸雨水管正常使用与安装。

母线槽由于其弯头需要定制，成本代价高，同时翻弯施工难度极大，所以母线槽尽量不翻弯。

在暖通系统中，高温高油烟管是一类特殊的风管，主要用于厨房系统，将厨房的油烟通过管道排向油烟井。因为其本身高温的特性，首先应尽量往上排，与其他管线特别是桥架保持尽量大间距，同时大部分排油烟管是无压管。所以应考虑其坡度及不翻弯。

最终本研究总结关于商业综合体的特殊管线处理方案，如表3所示。

表3 特殊管线

4 结束语

综上所述，可以得知目前商业综合体的管线综合优化方案研究存在研究的不足，主要是无可适用于商业综合体的管线综合优化策略。本文在总结项目经验的前提下，通过规范要求校正，进一步分析商业综合体的特性，对商业综合体管线优化的主要关注区域为地下室及其车辆出入口、电梯厅及其出入口、大厅及其主出入口、客人主过道、商铺。明确管线综合方案的基本目标及方向。综合考虑可施工性及规范要求的前提下，进行管线综合优化的一般原则进行总结阐述，特别分析商业综合体的常见特殊机电管线的特性，强调特殊管线需要进行非常规的处理，全方位地为商业综合体的管线综合优化方案提出明确的思路及方法。