摘要:高大空间工业企业建筑厂房中,为配合生产工艺及各类使用需求,往往需要布置给排水、暖通、热力、电气、智能化等复杂的管线。管线错综排布占用大量使用空间,各类厂房采用的不同布线方式,对室内空间的使用有着重要的意义,合理的综合布线方式在厂房中尤为重要。通过对高大空间工业建筑功能、空间特点的分析,总结多种综合布线方式特点,探讨其在建筑中的广泛应用。
关键词:高大空间工业建筑;综合布线;地下综合管廊;管综钢桁架;管线支架
长期以来,不同的建筑师对于高大空间工业建筑中,综合管线的布置有着不同的看法,合理的管线布置不仅能充分利用空间,提高空间利用率,优化室内立面效果,而且可以提高厂房内使用舒适度,节约社会资源。
1高大空间工业建筑特点
需满足生产工艺需求,紧密结合生产;建筑占地面积大、落空高、跨度大、体积大;荷载大、结构、构造复杂,技术要求高;对于采光、通风、给排水要求高,设备管线多,分布复杂。对于工业建筑来说,在符合设计规范的基础上,首先要满足生产工艺的需求。一般高大空间工业厂房根据使用需求,厂房中的生产设备多,体积大,各部分生产联系密切,还会有多种起重运输设备通行,故建筑内部需要较大的通敞空间。厂房跨度大,室内净空要求高,通常几十米甚至上百米的厂房只能在四周设置支撑结构,因而对结构的要求比较高。对于一些有特殊要求的高大空间厂房,为保证产品质量、保护工人身体健康、室内环境及生产安全,厂房在设计时常采取一些技术措施解决这些特殊要求,如产生大量余热及有害烟尘的车间需要通风;精密仪器、生物医药、食品生产等厂房要求车间内空气保持一定的温度、湿度、洁净度;而这些措施又需要通个一系列设备实现。所以往往厂房内的管线排布是复杂多样的,而且会占用大量空间。
2高大空间工业建筑管综布置方式
根据高大空间工业建筑功能及空间特点,常用的几种综合管线布置方式有:综合管廊、管综钢桁架、管线支架。
2.1地下综合管廊。设置地下综合管廊,即将供排水、采暖通风、动力、电气、智能化等管线集中布置于可通行地下管廊空间中,是常用的综合布线处理方式之一。地下综合管廊不占用地上实际使用空间,科学合理利用地下空间资源,避免了各种管线随意占用地下空间的局面。如果主体建筑本身设有地下室,可以和地下室联通,通过防火分区将地下室区域和管廊区域分隔成两部分,借用通向地下室的防火门作为综合管廊的第二疏散出口,提高地下空间利用率。以北京大兴国际机场南航机务维修基地———机库为例,作为亚洲最大的机库,飞机维修大厅跨度405m,进深100m,净高30m,可满足两架空客A380、三架波音B777宽体机以及三架窄体机同时停放维修。机库维修大厅占地4万m2,特殊的工艺要求维修大厅只有在四周及屋顶可以设有支撑和围护结构,大厅中不能有梁柱等影响飞机停放的构件,而且在机库大厅的网架下还设有多部多支点悬挂吊车,运行范围横跨整个机库大厅,用于飞机部组件拆解或组装。如此大体积的厂房空间各类管线也是纷繁复杂,采用地下综合管廊对管线统一综合排布管理是十分必要的。地下管廊一般采用钢筋混凝土结构,与主体建筑一同建设,可以与主体结构有相同的设计使用年限。本项目综合管廊主通道设置于飞机维修大厅后侧地下沿大厅与机库附楼交接处布置。附楼地下一层主要为设备用房,与管廊为不同的防火分区,设有甲级防火门联通。由主通道分出多条分支管廊向机库大厅前侧延伸,支管廊的位置及长度根据地面上飞机停放及维修工艺需求确定,为飞机维修提供电源、空调,为维修大厅提供消防用水等,见图1a。虽然有专用的管廊容纳管线,但仍需要通过先进的BIM技术对各专业管线进行深度综合排布,指导管线安装,并且采用抗震支吊架将各管线布置在管廊内,保障管线布置顺畅,固定方式安全可靠。管廊内部环境与管线布置相互影响小,管线路径简洁,节约管材,见图1b。可通行管廊方便人员通行,便于定期巡查、检测、维修及更换设备,节省管线更新费用,降低维修成本[1]。主要管线位于地下管廊内,布置于地上的管线可以大大减少,室内立面简洁干净,为实际工艺需求留出足够操作空间的。这种方式将各设备管线有机综合集中敷设于专用的管廊内,实现统一规划,统一设计,统一建设,统一管理,管线集约化程度高,一次性投资,长期使用。综合管廊建造运营成本总体低于直埋管线或分散排布的单一地下不通行管沟,但其也有初始投资较高的不利因素[2]。适用于地上建设用地紧张,工艺要求很高,管线排布错综复杂,维护管线会对厂房内部造成一定破坏,影响生产及工艺运作,对室内空间使用需求较高的高大空间工业建筑。
2.2管综钢桁架。地上管综钢桁架是另一种管线布置形式,在高大空间工业建筑中,由于室内主要依靠四周的围护结构及屋顶布置各类管线,外露管线在保证使用需求的同时可以通过设置管综桁架,集中布置在地面上某一标高位置。即采用通过各类管线荷载计算得出适合的型钢材料,在满足各专业管线排布间距要求的前提下焊接组成一定尺寸的钢桁架,使管线尽量集中布置于桁架中,为厂房内工艺作业留出足够空间,同时达到简洁干净,美观舒适的使用效果。以北京大兴国际机场东航机务维修基地———机库为例。机库维修大厅跨度147m,进深95m,可同时容纳2架B777-300型飞机或5架A321飞机同时停放维修,净高20m。厂房内未设吊车,且与维修大厅贴邻建设的机库附楼内无地下室,故大厅内的综合布线方式采用管综钢桁架。将管线沿维修大厅两侧及后侧布置。此种布置方式占用一定地上实际使用空间,需尽量利用无效空间布置管线。在布置管线过程中可能会受到周边已有门、窗及其他突出构件或设备制约,更加需要通过BIM技术,对各专业管线进行更直观的三维排布调整。为避开已有障碍物,管线路径相对迂回曲折,个别受周边障碍物影响的节点处维修的可操作空间也相对狭小。比如管综钢桁架恰巧与其下方消防泡沫炮有冲突,按原各自标高,泡沫炮转动角度无法达到最大,而管综桁架水平贯通整个墙面,桁架竖向标高也是各管线权衡排布后的相对最佳位置,只能调整炮台高度避让桁架,还要保证调整后的泡沫炮覆盖范围满足规范需求,管线布置受制约因素较多,增加了管线排布难度,见图2。管综的部分管线直埋于地下,或各专业虽设有各自的不通行地沟,分散排布随意占用地下空间,检修时需要反复开挖破坏厂房地面,周边环境受管线维修影响,在一定程度上阻碍厂房运作,加大后期维修费用。但相对于地下管廊,地上管线桁架可以很大程度上降低初始投资,且施工简单、周期短,体型轻巧美观,抗震性能好。适用于工艺需求较高,没有无地下室,前期投资少,管线较复杂、不具备条件设置地下综合管廊,但又对室内立面效果有要求的高大空间工业建筑。
2.3管线支架。管线支架是管线最简单的布置形式,无需将管线集中布置,各类管线根据各自需求布置在独立的支架上,在满足承重构件荷载的基础上,通过设置埋件或植筋的方式安装支架。空间布置分散,一般情况下均可满足各类管线排布间距需求。与管综钢桁架相同,也有大量直埋地下的管线,需要破坏室内地面方可检查维修。其它地上明布管线相较于集中设置的管线排布更为随意灵活,能更容易的避开周边障碍物,可操作的维修空间也比较宽敞,见图3。根据现场情况,管线支架可支撑于地面,也可设置在梁或柱上。但此种布置方式管线排布零散,且需要用到的支架较多,占用更多室内有效空间,立面凌乱,资源浪费较多。一般用于生产工艺简单,对空间使用要求不高,不考虑室内立面效果的高大空间工业建筑。
3结束语
综上所述,管线布置方式根据各自的特点常用于各类高大空间工业建筑中,根据不同的建设环境选用适合的布置方式,也可采用多种方式组合的布置形式。合理利用地上及地下资源,尽可能提高工业企业厂房空间利用率,提升空间操作舒适度。
参考文献
[1]刘彬彬浅谈城市地下综合管廊的发展及特点分析[J].城市规划,2017(2):102.
[2]秦丽云,浅谈地下综合管廊的特点[J].工程技术,2016(39):100.
作者:庄立 贾铮 单位:航天建筑设计研究院有限公司
