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摘要:高大空間工業企業建筑廠房中,為配合生產工藝及各類使用需求,往往需要布置給排水、暖通、熱力、電氣、智能化等復雜的管線。管線錯綜排布占用大量使用空間,各類廠房采用的不同布線方式,對室內空間的使用有著重要的意義,合理的綜合布線方式在廠房中尤為重要。通過對高大空間工業建筑功能、空間特點的分析,總結多種綜合布線方式特點,探討其在建筑中的廣泛應用。

關鍵詞:高大空間工業建筑;綜合布線;地下綜合管廊;管綜鋼桁架;管線支架

長期以來,不同的建筑師對于高大空間工業建筑中,綜合管線的布置有著不同的看法,合理的管線布置不僅能充分利用空間,提高空間利用率,優化室內立面效果,而且可以提高廠房內使用舒適度,節約社會資源。

1高大空間工業建筑特點

需滿足生產工藝需求,緊密結合生產;建筑占地面積大、落空高、跨度大、體積大;荷載大、結構、構造復雜,技術要求高;對于采光、通風、給排水要求高,設備管線多,分布復雜。對于工業建筑來說,在符合設計規范的基礎上,首先要滿足生產工藝的需求。一般高大空間工業廠房根據使用需求,廠房中的生產設備多,體積大,各部分生產聯系密切,還會有多種起重運輸設備通行,故建筑內部需要較大的通敞空間。廠房跨度大,室內凈空要求高,通常幾十米甚至上百米的廠房只能在四周設置支撐結構,因而對結構的要求比較高。對于一些有特殊要求的高大空間廠房,為保證產品質量、保護工人身體健康、室內環境及生產安全,廠房在設計時常采取一些技術措施解決這些特殊要求,如產生大量余熱及有害煙塵的車間需要通風;精密儀器、生物醫藥、食品生產等廠房要求車間內空氣保持一定的溫度、濕度、潔凈度;而這些措施又需要通個一系列設備實現。所以往往廠房內的管線排布是復雜多樣的,而且會占用大量空間。

2高大空間工業建筑管綜布置方式

根據高大空間工業建筑功能及空間特點,常用的幾種綜合管線布置方式有:綜合管廊、管綜鋼桁架、管線支架。

2.1地下綜合管廊。設置地下綜合管廊,即將供排水、采暖通風、動力、電氣、智能化等管線集中布置于可通行地下管廊空間中,是常用的綜合布線處理方式之一。地下綜合管廊不占用地上實際使用空間,科學合理利用地下空間資源,避免了各種管線隨意占用地下空間的局面。如果主體建筑本身設有地下室,可以和地下室聯通,通過防火分區將地下室區域和管廊區域分隔成兩部分,借用通向地下室的防火門作為綜合管廊的第二疏散出口,提高地下空間利用率。以北京大興國際機場南航機務維修基地———機庫為例,作為亞洲最大的機庫,飛機維修大廳跨度405m,進深100m,凈高30m,可滿足兩架空客A380、三架波音B777寬體機以及三架窄體機同時停放維修。機庫維修大廳占地4萬m2,特殊的工藝要求維修大廳只有在四周及屋頂可以設有支撐和圍護結構,大廳中不能有梁柱等影響飛機停放的構件,而且在機庫大廳的網架下還設有多部多支點懸掛吊車,運行范圍橫跨整個機庫大廳,用于飛機部組件拆解或組裝。如此大體積的廠房空間各類管線也是紛繁復雜,采用地下綜合管廊對管線統一綜合排布管理是十分必要的。地下管廊一般采用鋼筋混凝土結構,與主體建筑一同建設,可以與主體結構有相同的設計使用年限。本項目綜合管廊主通道設置于飛機維修大廳后側地下沿大廳與機庫附樓交接處布置。附樓地下一層主要為設備用房,與管廊為不同的防火分區,設有甲級防火門聯通。由主通道分出多條分支管廊向機庫大廳前側延伸,支管廊的位置及長度根據地面上飛機停放及維修工藝需求確定,為飛機維修提供電源、空調,為維修大廳提供消防用水等,見圖1a。雖然有專用的管廊容納管線,但仍需要通過先進的BIM技術對各專業管線進行深度綜合排布,指導管線安裝,并且采用抗震支吊架將各管線布置在管廊內,保障管線布置順暢,固定方式安全可靠。管廊內部環境與管線布置相互影響小,管線路徑簡潔,節約管材,見圖1b。可通行管廊方便人員通行,便于定期巡查、檢測、維修及更換設備,節省管線更新費用,降低維修成本[1]。主要管線位于地下管廊內,布置于地上的管線可以大大減少,室內立面簡潔干凈,為實際工藝需求留出足夠操作空間的。這種方式將各設備管線有機綜合集中敷設于專用的管廊內,實現統一規劃,統一設計,統一建設,統一管理,管線集約化程度高,一次性投資,長期使用。綜合管廊建造運營成本總體低于直埋管線或分散排布的單一地下不通行管溝,但其也有初始投資較高的不利因素[2]。適用于地上建設用地緊張,工藝要求很高,管線排布錯綜復雜,維護管線會對廠房內部造成一定破壞,影響生產及工藝運作,對室內空間使用需求較高的高大空間工業建筑。

2.2管綜鋼桁架。地上管綜鋼桁架是另一種管線布置形式,在高大空間工業建筑中,由于室內主要依靠四周的圍護結構及屋頂布置各類管線,外露管線在保證使用需求的同時可以通過設置管綜桁架,集中布置在地面上某一標高位置。即采用通過各類管線荷載計算得出適合的型鋼材料,在滿足各專業管線排布間距要求的前提下焊接組成一定尺寸的鋼桁架,使管線盡量集中布置于桁架中,為廠房內工藝作業留出足夠空間,同時達到簡潔干凈,美觀舒適的使用效果。以北京大興國際機場東航機務維修基地———機庫為例。機庫維修大廳跨度147m,進深95m,可同時容納2架B777-300型飛機或5架A321飛機同時停放維修,凈高20m。廠房內未設吊車,且與維修大廳貼鄰建設的機庫附樓內無地下室,故大廳內的綜合布線方式采用管綜鋼桁架。將管線沿維修大廳兩側及后側布置。此種布置方式占用一定地上實際使用空間,需盡量利用無效空間布置管線。在布置管線過程中可能會受到周邊已有門、窗及其他突出構件或設備制約,更加需要通過BIM技術,對各專業管線進行更直觀的三維排布調整。為避開已有障礙物,管線路徑相對迂回曲折,個別受周邊障礙物影響的節點處維修的可操作空間也相對狹小。比如管綜鋼桁架恰巧與其下方消防泡沫炮有沖突,按原各自標高,泡沫炮轉動角度無法達到最大,而管綜桁架水平貫通整個墻面,桁架豎向標高也是各管線權衡排布后的相對最佳位置,只能調整炮臺高度避讓桁架,還要保證調整后的泡沫炮覆蓋范圍滿足規范需求,管線布置受制約因素較多,增加了管線排布難度,見圖2。管綜的部分管線直埋于地下,或各專業雖設有各自的不通行地溝,分散排布隨意占用地下空間,檢修時需要反復開挖破壞廠房地面,周邊環境受管線維修影響,在一定程度上阻礙廠房運作,加大后期維修費用。但相對于地下管廊,地上管線桁架可以很大程度上降低初始投資,且施工簡單、周期短,體型輕巧美觀,抗震性能好。適用于工藝需求較高,沒有無地下室,前期投資少,管線較復雜、不具備條件設置地下綜合管廊,但又對室內立面效果有要求的高大空間工業建筑。

2.3管線支架。管線支架是管線最簡單的布置形式,無需將管線集中布置,各類管線根據各自需求布置在獨立的支架上,在滿足承重構件荷載的基礎上,通過設置埋件或植筋的方式安裝支架。空間布置分散,一般情況下均可滿足各類管線排布間距需求。與管綜鋼桁架相同,也有大量直埋地下的管線,需要破壞室內地面方可檢查維修。其它地上明布管線相較于集中設置的管線排布更為隨意靈活,能更容易的避開周邊障礙物,可操作的維修空間也比較寬敞,見圖3。根據現場情況,管線支架可支撐于地面,也可設置在梁或柱上。但此種布置方式管線排布零散,且需要用到的支架較多,占用更多室內有效空間,立面凌亂,資源浪費較多。一般用于生產工藝簡單,對空間使用要求不高,不考慮室內立面效果的高大空間工業建筑。

3結束語

綜上所述,管線布置方式根據各自的特點常用于各類高大空間工業建筑中,根據不同的建設環境選用適合的布置方式,也可采用多種方式組合的布置形式。合理利用地上及地下資源,盡可能提高工業企業廠房空間利用率,提升空間操作舒適度。

參考文獻

[1]劉彬彬淺談城市地下綜合管廊的發展及特點分析[J].城市規劃,2017(2):102.

[2]秦麗云,淺談地下綜合管廊的特點[J].工程技術,2016(39):100.

作者:莊立 賈錚 單位:航天建筑設計研究院有限公司