建筑安装工程集成技术的研究与探讨

周炳军

摘要： 随着社会经济水平的不断提高，人们对建筑物功能的需求已经远远超出传统建筑的概念。现代建筑除了满足安全、环境、舒适等的要求外，已经逐渐向智能化和信息化技术迈进。为此，笔者在总结多年的施工实践经验的基础上，提出了建筑设计施工集成技术理念，并在众多工程中得以实践，取得了良好的效果。本文就建筑设计、施工各阶段的集成提出了自己的观点，以供借鉴。

关键词：建筑工程；设计施工；集成技术

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

前 言

设计、施工过程是项目建设的关键过程，超前的建筑功能定位、优秀的设计、全过程科学精细的施工管控过程与投资方、设计、监理、施工方密不可分，但很多项目由于管理各环节缺乏系统科学的“搭接”，设计与施工之间、设计各专业之间的衔接不严，出现“重叠交叉”或“接缝不严”等现象，既造成设计功能不能完整地体现，同时也会因专业之间的不协调而产生“内耗”现象，增加过程成本。为此，笔者通过多年的管理实践经验，提出了设计与施工集成的理念并在多个项目中得以实践，收到了良好的效果，先将该理念总结提炼并分享。

一、建筑设计与施工现状分析

建筑物功能的逐步完善给人们生活、学习和工作带来方便的同时，也极大增加了建筑物的建造难度。一方面，由于设计理念、表述方式、表述内容及范围的受限，很多图纸在实施过程中离不开项目施工技术人员的二次理解及操作人员的再次解读，若设计师不了解施工实际及工艺要求、材料及设备特点，难免陷入“闭门造车”的理想化状态，造成图纸在施工环节中暴露出很多问题，严重影响项目的进度；另一方面，建筑、结构与装修、安装各专业之间缺乏系统策划、布局及对接不畅通等诸多因素，可能造成各专业之间在设计图纸上就出现设计思路、计算数据、总体布局、设备选择、位置布置、功能统筹、专业之间的接口处理不严等方面的问题，造成设计图纸的“先天不足”；同时，由于同一项目涉及的专业施工队伍多（一般少也有几家，多则十几家甚至几十家），各施工队伍的施工能力参差不齐、施工思路及施工协调管理各有差异，这给建筑施工管理和协调带来了极大的困难，若上述问题严重，将会造成工程建设工期延长、成本增加、质量及功能达不到预期目的。

为确保项目在经济合理、科学规范、安全有序的环境条件下进行，以达到保障工程成本、进度、质量及功能达到预期目的，就必须针对各施工图纸进行统筹分析，找出设计中已经存在的和在施工过程中可能出现的专业之间的交叉和接口问题，通过优化设计图纸和施工技术方案，以达到解决施工协调、专业交叉及接口等方面的问题，为改善系统功能、优化施工过程的目的。

二、设计施工集成技术的定义

所谓“集成”，是将系统中看似孤立的但实际是相互联系、相互影响的各专业进行系统、统筹的布局，从而形成有机整体的过程。“设计施工集成技术”即是将设计和施工两个阶段、涉及的不同专业，运用系统、综合的思路，通过各阶段、各专业的联动、协调，系统、直观、全面的找出各阶段之间的接口问题和专业之间的交叉、矛盾、接口等问题，通过计算机或人工制图将设计图纸转化为“施工图纸”（只指导现场施工的操作性施工图纸及说明）从而达到优化系统功能、减少过程协调、解决专业之间的接口问题，最终实现功能、成本、质量、过程管理全面优化的目的。“设计施工集成技术”既是设计图纸的二次优化过程，也是施工环节的一个提前预演、模拟的过程，对于事前发现问题、解决问题发挥至关重要的作用。

三、设计施工集成技术应用

（一）工程概况

某工程位于昆明市高新技术开发区，是集办公、商务、停车、娱乐为一体的综合智能建筑，建筑面积约42000平米，包括主楼（地下一层、地上十三层）、副楼（包括地下一层、地上四层），大楼内系统包括给排水、电气、暖通、中水处理、安防、火灾报警、自动喷淋、消火栓、电视电话、宽带等系统，功能众多，对建筑内部平面功能布局、结构要求及内部装修、安装专业布局协调及接口处理要求高，且管线及设备多、施工单位多、施工周期短，给项目的的施工管理及协调带来了一定的挑战。

（二）工程设计与施工接口、各专业之间存在的主要问题及原因分析

（1）设计阶段存在问题及原因分析

1）建筑、结构设计未充分与安装专业工艺结合起来

安装各专业的管道、支架、设备等必须附着的建筑结构上，但在建筑结构设计阶段存在如下问题：

——建筑房间布局满足不了设备布置要求；

——结构墙、板的厚度尺寸满足不了箱体、管道的安装要求；

——结构墙体的承重能力满足不了设备安装要求；

——结构设计的门窗、走道位置与设备位置重叠；

——结构设计的设备基础与安装设备的不一致等等。

2）设计阶段的选用标准、工艺、材料及设备滞后，无法满足施工要求

由于设计没有结合整个新技术、新工艺、新材料、新设备要求，导致施工过程中无法按照设计选到合适的工艺、材料及设备，如：

——如火灾自动报警系统的穿线管仍采用PVC管；

——火灾报警系统设计的多线制系统与现行产品的总线制系统不相符等。

3）设计思路不统一，导致设计技术参数计算接口方面存在差异

由于很多参数均是一个范围值，若一个专业取上限而与之对应的专业取下限值时，其对使用功能的影响是很明显的，如：

——给水管道设计时所取的人均用水量参数不一致导致与消防用水的矛盾——风机、水泵等设备的供电线路负荷不够或超载；

——设备房的门窗尺寸无法进入设备；

——结构预留洞口和基础螺栓与设备不相符，

——报警系统线路负荷与设备选用不匹配等等。

4）专业之间沟通不到位

专业之间的相互交叉或重叠是一个比较突出的问题，交叉问题（如给排水管之间、与通风管道之间、与电缆桥架之间的安装位置互交叉）、相互重叠问题（如灯具与喷淋头、探测器、风口、监控器、广播、消防箱、配电箱等的位置重叠或距离不符合标准要求等等）。

5）系统之间有机结合利用不够

由于各专业功能不一致，所以专业设计时系统之间往往很独立，有机利用考虑不充分。（如喷淋系统的末端试水与雨水系统的有机结合利用、排污系统与排水系统的有机利用、装饰与标识、疏散指示有机结合利用等等）。

（2）施工管理过程中存在的问题及原因

与设计相似，施工过程中的各专业也分别由同一施工单位中的不同专业或不同的施工单位进行施工，在施工中协调、配合中会存在问题，同时，由于各工程合同在专业施工界限上划分不细、不严谨等也会导致专业之间的接口存在问题，主要表现如下：

1）合同对各专业施工内容及范围的界定不细或不严，导致专业之间的“接口不严”

在招投标或合同界定过程中不够细致和严密，往往导致很多相关专业之间的接口出现“空白点”而无人问津，如：电梯井底的排水问题、消防水泵房的排水问题、双电源切换箱内的分励脱扣问题、消防设备的电源控制箱问题、火灾报警及弱电共用桥架问题、结构预留洞口加固谁负责问题、设备基础问题等等，甚至有些系统设备根本就没有明确由谁施工。

2）施工管理和协调存在各自差异

由于不同的施工队伍之间管理模式、施工组织、施工技术方案和工艺等不一致甚至水平参差不齐，出现：

施工方案中的施工顺序安排不一致（如不按先上后下、先里后外、先大后小等原则施工导致后一工序无法正常操作等）；

2）结构预留（埋）洞口（件）误差标准不一致（如设备基础螺栓预埋时误差大于设备安装控制误差等）、工艺方法不一致（如卡箍连接管道一旦影响焊接连接管道，其施工难度将会增大）、施工进度计划不一致（如墙体上的设备安装与粉刷工序不统一）等导致配合协调上、专业之间的留口上、施工配合预留时间上等存在问题。

（3）参与各方沟通不力导致协调配合失控

参与各方沟通不畅或不力，造成一些工序方案滞后，无法正常进行施工配合。各行其是，没有整体、大局意识和综合管理意识。

这类问题主要表现在：

安装先后顺序问题（如管道井内各专业立管安装未协调好，将会造成后安装的管道没有操作面，先安装的管道没有检修面等）；

2）各专业之间接口出现的“三不管”问题（如管道穿结构板、墙的洞口的加固及填补，箱体周边及背面洞口处理，电气线盒周边的填补等问题）；

3）专业之间的接口脱节（如供电与照明系统的接口、各专业设备供电与供电系统的接口、应急照明与消防电气系统接口、消防控制模块与电梯接口、风机、双电源切换等联动设备的接口位置、水流指示器、压力开关、信号阀等设备没有电源接口等等）；

4）系统之间的相互支持问题（如供电系统影响所有安装系统的调试及运行、电梯及通风系统等影响消防联动调试等）；

5）系统之间的相互干扰问题（如强电与弱电、水与电、结构与监控及报警、结构与灭火等因为位置、距离不当而造成相互干扰甚至引起事故等问题）；

6）系统之间的交叉重叠问题（包括灯具与喷淋头、探测器、风口等位置过近或重叠、管道之间、管道与电缆桥架之间的位置交叉或重叠等）。

（4）建设单位工作滞后影响施工配合

建设单位方案变化不能及时确定、功能调整频繁、设备选型工作滞后（如设备选型影响基础尺寸的确定、吊顶方案影响喷淋头安装方式、房间功能影响设备的布置、结构更改影响预留（埋）的使用、设计修改带来大量后期打凿等等）。

（5）各专业之间系统调试缺乏统筹性

系统调试较之系统施工更体现专业之间的接口和统筹性，一般来说，在系统调试阶段往往存在如下问题：

1）系统之间没有进行有效连接（如火灾报警系统的联动控制模块未与风机、风口防火阀、电梯、双电源切换箱、防火门等的控制接口进行连接、供电与照明、动力系统未连接等）；

2）设备未按实际需要考虑好接口（如消防电梯、防火卷帘门没有消防联动功能、主备消防水泵及双电源切换箱没有切换功能等）；

3）施工进度不一致，调试前各设备单机调试、单系统试验未进行或未完成（如消防系统联动调试前部分设备尚未进行单机调试、给水系统通水试验前排水系统不畅通、照明系统通电试验前未进行线路绝缘电阻测试等）；

4）通水、通电前未对临时用水、用电管线进行拆除等。

（三）建筑安装工程各专业存在的问题可能导致的后果

上述各专业系统存在的问题将造成如下几方面的不良后果：

（1）系统的功能缺陷：造成系统本身不能满足功能要求（如配电系统中电气线路、电气元件等负荷过大造成断路、系统损坏及负荷过小造成浪费等），元器件的灵敏度与工程本身的功能不相符造成不能满足使用功能要求（如探测期的温度量值与环境不符、漏电保护器及动作参数与环境不符等），系统设备操作、维修及管理不便（如阀门安装在吊顶内、设备周边距离小或管线多、管道井狭窄且管道多等），各类专业管道位置布置不当造成大量空间被占用（如商场、车库上空管道重叠安装造成空间高度不够等）；

（2）施工协调困难：若出现管线、设备等位置重叠、交叉及安装操作困难时，往往难以达成一致意见（如先施工的专业挤占其它专业空间或留口过多、造成相互损坏等，预留洞口不准确造成相互扯皮等）；

（3）投资增加：由于各专业缺乏统一、统筹的施工意识，造成大量返工、拆除重做、报废、不必要的转让增加管线长度、停工协调等现象，极大地增加了施工各方的“内耗”成本；

（4）质量得不到保障：预留（埋）不准确造成打凿或迁就、各专业之间接口不到位出现打凿、转弯过多影响水、风畅通及管线美观、不同设备距离过近造成相互干扰甚至损坏、各楼层箱盒位置不统一影响美观、排水管坡度不够或过大等等；

（5）造成质量甚至是安全事故的发生：超负荷运行的设备可能发生火灾、爆炸事故，消防联动调试过程中控制失灵或未及时复位造成水灾淹没电梯等贵重设备等。

（四）设计施工集成技术的应用

为杜绝或减少上述问题发生，最大限度地预防或减少其可能产生的后果。应在设计阶段应用设计集成、技术集成、施工阶段应用管理集成来解决。

（1）设计技术集成阶段

设计技术集成主要是在施工前，根据设计图纸、现行技术标准及规范结合各专业系统功能的要求，对设计进行深化及对施工进行有效统筹的过程，技术集成主要通过设计优化来实现。设计集成是通过设计图纸解决各专业平面交叉、重叠及系统之间的功能、接口问题方法，主要方法包括：

1）平面图集成

应用计算机技术，在各专业施工图纸完成之后，将各专业平面图按同比例全部集成到平面图上（以不同的颜色、线条进行区分、识别），直观核查如下问题：

①核查并解决结构尺寸与设备安装、使用问题

结构有效的空间和尺寸是设备正常安装布置的关键，一般应关注配电室、水泵房、计算机房、监控室、风机房等设备房的如下问题：

—设备是否可以进入结构空间（如门窗安装完毕后设备是否可以进入）；

—结构空间、平面尺寸是否满足设备安装、操作的足够或标准尺寸；

—结构空间、平面尺寸是否经济合理。

②查看并解决各专业管线重叠或交叉问题

专业之间的管线交叉、重叠或距离不符合规范要求等是安装专业存在的主要问题，一般包括：

—给排水管、风管、消防管、桥架等之间是否有位置交叉或重叠或不满足规范距离的要求等；

—是否有设备之间、管线之间、灯具与探测器及风口之间、开关插座与电视电话及宽带插座等之间的位置重合、交叉；

—是否有相互影响使用的设备，如或开关插座在设备之后无法使用，箱体位置与今后的家具位置在同一位置或相互影响使用，风口与灯具、探测器、喷淋头、监控设备等位置重合或安全距离不够，设备尺寸与建筑平面尺寸不相符等诸多现象）等。

③查看并解决各专业之间的接口是否明确的问题

各专业之间的接口连接是确保专业正常投入使用的关键，如供电与用电的位置是否一致，电梯、风机、风阀、卷帘门的控制电源及信号接口位置是否明确，各专业之间的连接位置是否清晰等。

平面图集成既可以解决平面上的交叉、重叠等问题，同时还可以直观地发现各专业之间的接口是否到位，以事先确定各专业的施工具体位置。

2）系统图集成

以系统图及技术参数表的复核来解决各专业接口（系统或功能接口）问题，是专业集成的核心问题，但却是容易忽略的问题。系统图集成内容包括：

①核查系统之间的接口。如：消防电梯是否设有消防联动接口、排水点是否有排水系统、消防配电是否有双电源切换接口、信号阀是否有信号接口、防火阀是否有电信号接口、排污泵是否与火灾报警系统联动等；

②复核系统之间对应的技术参数。如供电与用电的电压是否吻合、配电控制箱（柜）及线路设计规格是否满足水泵及风机功率要求、防火卷帘门的下降时间控制是否满足消防要求、探测器、喷淋头选择是否与环境及场所相适应等。