管线布置综合平衡专业技术.docx
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管线布置综合平衡专业技术
管线布置综合平衡技术
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管线布置综合平衡技术
管线布置综合平衡技术是应用于建筑机电安装工施工管理技术，涉及建筑机电工程中通风空调、给排水、电气、智能化控制等专业的管线安装。
为确保工程施工工期和工程施工质量，避免因各专业设计不协调和设计变更产生的“返工"等经济损失,避免在选用各种支吊架时因选择用规格过大造成浪费、选用过小造成事故隐患等现象，通过对设计图纸的综合考虑及深化设计，在施工前先根椐需要的施工图纸进行图纸“预装配”通过典型的截面图直观地把图纸上的问题全部暴露出来，尤其是在施工中各专业之间的位置“冲突”和标高“打架”问题。
通过在图纸上提前解决,在实际施工中基本做到一次成活，减少因变更和拆改带来的经济损失.通过核算各个管线支吊架受力强度保证质量安全.管线布置综合平衡技术是机电项目总包管理中不可缺少的一项管理技术，对于机电项目总包方尤为重要，机电项目总包方对分包有管理权，而管理需要细致的工作，如何细致而又切合实际的管理,就需要通过管线布置综合平衡技术，这项技术不仅可以控制分包的施工工序，还可以控制分包的施工质量和成本。
一、国内外发展概况
随着建筑物功能的不断发展,各项新技术、高科技不断应用于各种建筑中。
机电工程所涉及的专业也越来越多.建筑机电安装工程已成为一项十分重要的工作，因为建筑的实际功能大多由机电安装来实现，建筑机电安装工程不再是简单地将设备装上连接好，而是要注重最后各项功能的实现。
但是，由于建筑机电工程项目技术含量高,专业性强、各个专业系统在不断扩充的前提下不断变化，所以，未来在建筑机电项目安装工程中唱主角的将是机电安装工程的总包，将为业主提供完善的技术服务、专业技术上的协调和组织领导各专业分包的管理及施工，随着机电总包方的作用不断提升，作为机电总包方自身的管理就显得尤其重要了，如何协调、管理好各专业分包单位，就是摆在机电总包方面前的难题。
现在建筑市场在市场经济的影响下投资方或开发方要根据市场的需要及时改变方案，甚至改变原有结构及功能，尤其对于投资周期比较长的大型建筑,往往其功能定位会因施工时间较长，市场变化而多次发生变化，这对于机电项目显得尤其突出，机电项目经常出现设计蓝图已经无法保证实际的安装情况或根本就没有施工图纸,通常情况下施工单位会通过开发方联系设计进行解决，但有时会出现出图时间和效果无法保证的情况,因为施工图而耽误很多的时间,这是现在施工中最为突出的问题。
同样由于设备采购牵扯到多方面的原因,往往设计选用时的设备和最后业主采购的设备不同，而各厂家产品又都有其各自的技术参数，这就使得原来的设计图纸无法继续使用等等。
这就是我国目前在施工和设计方面存在脱节的问题，但是国家已进入飞速发展的年代,随着和国际接轨，工程设计模式已经越来越多地向国际通用模式发展.现在的工程设计趋向于概念性的设计,它在系统和功能的体现，只对主要参数进行了计算和标注，对很多详细具体的参数都省略了，这种设计方式对设计来讲方便快捷，但是对工程的机电总包来讲要求很高.承包方需要明白设计的意图,再根据实际情况来完善很多图纸上没有的细节，以此图纸来指挥和协调各专业和专业分包,大设计院在这方面已开始进行一些偿试，将来可能形成初步设计与施工图纸设计完全分离的情况。
国际惯例机电项目是由机电总承包商进行全部承包,包括设计图纸、设备选型定货、施工、调试、维修等.这样的机电总承包商必须是专业的机电承包商，要拥有较强的实力,除了拥有一定的设计能力处,还要对专业领域、市场行情都要十分了解,往往这样的企业都是某些领域中的权威和技术垄断者。
投资方只要选择好这样的一家公司，将要实现的功能和初步设计交由这家公司，其它事情均由这家公司来解决，一般来讲国外在建筑功能定位上较准，对于确定下来的功能由专门的公司来进行管理，每个不定期理公司都有完备的技术要求，所以设计定型后比较稳定，而且设计、安装是一家来统一管理，协调起来很容易。
管线布置综合平衡技术适用于二次深化设计，通过应用该项技术可以用最小的代价来达到最完善的功能，应用该技术形成的图纸才是真正符合施工实际的图纸，才能和国际运行方式接轨。
我们所介绍的该项技术并不是简单的一项施工或科学技术,而是一种综合新概念,但是它是我国现在建筑领域尤其是机电项目中非常需要的，同时也是未来建筑安装领域一项非常实用的技术。
二、技术内容
作为建筑机电工程管理技术，并且是通过计算机应用与工程实际相结合产生的技术，不仅在计算机硬件、软件上有要求，而且在人员配置和操作流程管理方面应得视。
（1）采用管线布置综合平衡技术的工程应具备电子版图纸，这是应用技术的前提条件。
（2）设备配置
计算机:
符合当前主流配置的主机；要求该建筑工程所涉及到的机电工程每个专业都应该有独立的机器;
移动存储：
应配备刻录光驱，同时各个专业都应该有各自的移动存储器，便于和设计或现场进行现场交流；
打印设备：
中等幅面的（A2幅面）打印机，有条件可配备大幅面（A0幅）打印机、晒图仪等大型设备,便于输出图纸和晒出蓝图；
网络：
有条件可安装广域网接入，便于和外界联系；
（3）常用的软件设备
计算机的操作系统:
MicrosftWin98/2000/Me/XP;
CAD图纸软件:
Autocadr14/2000/2002/2004/2005；
专业设计软件
（4）管理制度的建立
1）建立清楚明了的操作目录和文件档案以便查找；
2）明确图纸编制的依据和责权范围.
以合约为依据,在合约条款中明确，或单独签订合同
甲方提供的设计院的全部机电施工图纸及施工图电子版
国家及地方的相关规范
3）建立管理体系明确职责
（A）建立管理体系
机电总承包项目总工
项目副总工专业工程师设计主管
工程部物资部技质部设计部执行办
（B）明确各自的职责
项目总工：
组织、协调各部门的技术管理工作；组织建立技术、质量管理体系；组织制定管理制体系；组织制定制度细则；组织综合图制作、方案制定;组织协调解决制作过程中的技术问题.
专业工程师:
负责编制技术管理工作细则；参与图纸会审及设计交底，并解决技术问题，协调各专业间的交叉问题，组织交底；签认、会审、交底、记录；组织制定关健点技术方案，并在签认后组织实施；综合图签审核栏;
机电项目副总工:
负责按程序标准向甲方报审图纸方案等，文件的签认与组织传递；组织项目自审；组织甲方设计审核。
设计主管:
组织综合图、大样图、深化设计图的制作；根据规范及交底记录审核初稿电子版施工图，并签复核栏;负责按时提供电子版图.参与交底并签认.
（C）、明确各部门的职责：
设计部：
按出图要求整理、绘制电子版图纸；参与会审、交底，并根据交底记录调整电子版图；按时提供符合会审要求的电子版图；根据甲方意见调整电子版图。
物资部:
向工程设计部提供有效、准确的凤备、材料参数。
技质部、工程部：
负责图纸会审，并将问题及解决方案总结报技术工程师、总工审批；参加设计交底，做好记录;审核综合图初版图;将会审、交底结果汇总后，向设计部交底，并填写交底记录。
行办：
负责保证绘图用材的及时供应及资料文件的收集和存档.
（5）工作程序:
（流程图）
工作内容
参加人员
生成文件
确定需要绘制图纸
部位及进度计划
施工员
专业工程师
总工
甲方工程师
制图进度计划
制定划分文件
对施工图纸进行审核
了解现场实际情况
检查施行工图电子版
施工员
专业工程师
总工
综合意见
整理电子版施工图
设计部制作人员
设计主管
经过处理的施工图纸电子版
设计会审交底
设计部制作人员
设计主管
会审交底纪要
制作综合图
设计部制作人员
设计主管
正式综合图
项目对综合图自审、签认
施工员
专业工程师
综合意见
向相关单位交底
监理工程师
施工员
专业工程师
甲方工程师
交底记录
正式打印报甲方审核
设计部制作人员
正式综合图
甲方或设计院审批
甲方工程师
设计院设计人员
审批意见
正式施工
（6）制作计划时间表
图纸专业审核、电子版图纸整理、图纸会审、设计交底、标准层综合图及二次结构留洞图、各层综合图及二次结构留洞图;样板综合图、其它大样图、基础图、深化图报审.
（7）制图中的具体内容
现代建筑中除各种设备外，管道、线路是重要的组成部分，它们品种繁多，数量巨大，材质不同,承担着输送介质同、能源、信息、动力等功能，有些特殊情况还可能存在一定的危险性。
这些管线集中分布在建筑物内的有限空间，如地下室的设备层、技术层、楼层和公共通道的吊顶、管道井内等等.管线安装时由于空间有了,多系统交叉施工,一旦安装顺序遇到接头等问题很容易出现因相互交叉、挤占空间而引起质量缺陷、检修空间不足、降低楼层净高等等问题，有些甚至会留下危及安全的隐患。
管线布置的综合平衡就是在施工前解决这样的问题，以免施工进出现问题而造成返工.
制图的制作流程是由项目部确定施工整体进度计划，项目部及设计部一起确定综合图起始部位及整体进度计划；然后按技术要求组织某部位施工技术准备，同时施工员审图，设计部整理电子版图纸，对各专业进行图层及颜色的划分，叠加整理出综合图，并进行会审交底;然后分专业调整并修改电子版图，包括绘制剖面图、留洞图、各种大样图、综合图；然后技术部自审，项目部会审，并正式打印，报甲方单位审核，期若发现问题应及时与甲方和设计沟通解决；最后出综合彩图和正式施工图。
首先在做好技术工作，熟悉建筑能和各怪的使用功能;熟悉建筑有多少个系统、设备、管线的分布情况；熟悉建筑结构的形式，装饰装修的构造等等；施工单位在收到图纸以后,应组织有关施工员和专业的技术人员认真阅读各专业施工图纸,主要核对其有无表达不清、图示不明、缺项漏项、自相矛盾等问题,做好各个专业之间的交叉会审，在自审的基础上,由业主或监理组织设计单位的设计交底难以及各专业之间的交叉会审,重点解决各专业之间的“错、漏、碰、缺"等问题。
这一环节非常关健的,是制作综合图纸的基础，明确问题所在，找到重点问题，确定哪些位置为不利点，具体绘制时对那些位置做剖视图。
综合图具体制作步骤以一个专业的图纸为例（以通风平面图为例）如下：
第一步，就是要整理图层，打开图层以后，先查看风管所在图层，打开图层管理器，将此层的名字改为风管图层，颜色为绿色，然后将此图层关闭，接下来，要合并同类图层，把风阀、风口等放置在风管图层。
完成风管的图层后，查看风管标注的所在图层，将此图层的名字改为风管标注，颜色同样定为绿色，再将此图层关闭。
最后，对风管的定位层进行整理，将此层的名字改为风管定位，颜色也为绿色,将此层关闭。
此时检查图中是否遗漏的部分，检查完毕后，作一条定位基准线,一般选取柱子的一角,将此基准线放置在风管定位层,打开被关闭的风管图层、风管标注、风管定位这三个图层，然后关闭其它图层，图层的整理就完成了。
将这三个图层生成块，另存为一个文件，至此,对通风图纸的整理就完成了。
依照上述同样的方法以,对空调水、给排水及电气等各个专业的图纸进行相同的整理。
第二步,将做好的各个专业图块以定位基准线与柱子的交点为插入点，将各图块分别插入同一建筑结构图中.
第三步，这是制作中的重点,就是对已经合在一起的图纸进行二次深化，主要是通过图纸来进行“预装配”，在未施工前就找到施工时会碰见的问题。
在图纸上先解决各专业之间的位置冲突和标高打架问题.找到有问题的区域，通过截面图直观的把设计图纸上的问题全部暴露出来，再重新布置图纸中各专业的走向和标高,直到达到要求为止，再通过截面图把改变标高后的情况表示出来,通过平面图将走向改变后的情况表示出来，在业主对吊顶标高或布置安排上有改动时,同样利用综合图可以直观地看到各专业的情况，综合考虑各专业的相互关系和相互影响，做到统筹考虑，再通过截面图和平面图来表示出新的布局和标高。
调整时需掌握的基本原则是：
电气让水管、水管让风管、小管让大管、有压管让无压管、一般性管道让动力性管道、同等情况下造价低的让造价高的（具体问题根据实际情况来定）。
这就是一张综合图的简单制作过程，实际制作中还要考虑多重因素和各方要求。
对于各专业在图纸颜色分层上的具体要求，各图层名称应以方便和便于识别来确定，图层颜色一般应按管道实际涂色来区分。
一般民用智能化综合工程图纸分层要求
专业名称
图层名称
图层颜色
空调风专业
空调风图层
绿色
空调风标注
绿色
空调风定位
绿色
空调水专业
空调水图层
140号
空调水标注
140号
空调水定位
140号
给水专业
给水图层
给水：
蓝色
热水、热回水：
红色
空调加湿：
152号
给水标注
给水:
蓝色
热水、热回水：
红色
空调加湿：
152号
给水定位
给水：
蓝色
热水、热回水：
红色
空调加湿：
152号
排水专业
排水图层
黄色
排水标注
黄色
排水定位
黄色
雨水专业
雨水图层
40号
雨水标注
40号
雨水定位
40号
喷淋专业
自动喷洒图层
青色
自动喷洒标注
青色
自动喷洒定位
青色
消防专业
消火栓及消防水炮图层
30号
消火栓及消防水炮标注
30号
消火栓及消防水炮定位
30号
防排烟专业
防排烟专业图层
紫色
防排烟专业标注
紫色
防排烟专业定位
紫色
电力专业
动力干线线槽图层
紫色
动力干线线槽标注
紫色
动力干线线槽定位
紫色
消防干线系统图层
11号
消防干线系统标注
11号
消防干线系统定位
11号
消防设备图层
11号
消防设备标注
11号
消防设备定位
11号
楼宇干线系统图层
201号
楼宇干线系统标注
201号
楼宇干线系统定位
201号
动力母线图层
116号
动力母线标注
116号
动力母线定位
116号
照明母线图层
橙色
照明母线标注
橙色
照明母线定位
橙色
照明灯具图层
橙色
照明灯具标注
橙色
建筑图
建筑图层
8号
文字图层
8号
（8）一些简单实用的小型计算、校核和局部小样图纸
实际的工程中存在着很多各方都认为不应该是自己管的问题，尤其是设计单位，设计对于一些和实际情况联系十分紧密的小型验算和由于后期改动造成的局部图纸，一般不愿意接手，这时机电总承包发挥自己的实力为业主解决一些实际的困难，就会更加突出公司的实力，同时会得到业主和设计单位的多方配合，也有利于自身的施工和管理。
如支架承重校核计算及支吊架选型；空调负荷计算;卫生间给水排水的管道平面及系统图等.
（9）制定详细记录用表格，规定详细的文件格式等
三、支吊架受力分析及选型计算校核
管道支吊架受力分析及选型计算校核是对管道施加给支架的受力情况进行分析，详细阐明支架强度计算会遇到的各种形式,希望以此可以使大家对支架进行校核计算时更加明确受力计算，提高选型时的安全性、经济性，提高企业在所有工程施工中的标准化程度。
支架的受力分析，管道一般分为竖向布置和水平布置.无论支架的形式是怎样的，支架都是用来承担管路系统的力，这里的力一般有以下几种：
1）由支架所承担的质量在地球引力下产生，它的方向总是垂直向下;
2）由支架所承担的管道热胀冷缩变形和受压膨胀引起的；它的方向一般沿轴线方向；
3）由于管道内介质压力、流速产生的推、拉力，在管道有口径变化和盲端时才产生.
大家都比较重视垂直管道的固定支架,其实水平管道的固定支架也很重要.管道口径越大，固定支架的受力也就越大，垂直管道固定支架更因为高度增加，支架不但要承担补偿的反力而且管道及管道内介质重力全部作用在固定支架上。
一般管道下粗上细，管道内压力产生的推力向上，如管道上粗下细，则管道内压力产生的推力下,波纹补偿器的盲端力在竖向管道中与管道及管道中介质重力相互抵消可以不计算在内，而在水平管道的计算中起主要作用。
水平管道受力因管道及管道内介质重力与补偿器产生的力成垂直分布，所以分两部分：
首先固定支架要在垂直方向能承受管道及管道内介质重力，其次固定支架要在沿管道方向能承受波纹补偿器的变形反力和波纹补偿器的盲端力。
具体计算见下:
管道重量=π（D2-d2）Lρ铁
管道中介质重量=πd2Lρ水
式中：
π-——圆周率3.14;D—--—管道外径;
d-—--—管道内径；L-----管道长度；
ρ铁-———铁密度=7800Kg/m3ρ水———-水密度=1000Kg/m3
另一种力可以从补偿器样本里查出或由补偿器厂家提供。
这里应该注意的是补偿器的盲端力。
由于补偿器的形式不同，其产生的变形反力也不同。
本文略去方型补偿器、L型补偿器、z型补偿器等自然补偿方式，只考虑波纹和套管式补偿器因变形产生的弹力。
管道内的水压力产生的推力是在管道内的水压力的作用下,当管径发生变化或在管道的盲端都会产生推力。
管道水压力的作用，会在垂直于管道内壁内壁面上产生压力，这个压力在垂直管道轴线方向合力为零，而在沿管道轴线根据管径的不同变化会产生推力。
强度计算
支吊架的作用是支撑或承担它所要支撑或承担的重理和受力，但是这些重量和受力要多大的型钢才能承受得住,就需要通过计算来验证。
在受力方面架子主要有压力、拉力和横向的推力,一般来说，压力过大会造成支架失稳发生变形，破坏原有受力平衡造成破坏；拉力过大会造成支架发生塑性破坏，拉断型钢;横向推力过大会造成支架失稳发生变形破坏。
如何选用合适规格的材料来加工支架就是我们要解决的问题。
下面我们从三个方面进行验算。
关于压杆受力稳定验算
受压力的支架是否会出现失稳状态是一个常被大家疏忽的问题,失稳状态主
要指当一段支架两端受压达到一定程度时，支架受到横向力后变形无法恢复，这时两端受的力就是该支架的失稳的临界压力，对于属于细长杆的部分我们就要进行稳定验算：
关于压杆受力稳定验算
（1）长细比计算λ=
（2）计算临界压力PKPK=
（3）实际作用力与实际可以承受的力比较（因为两者截在一致，这里直接使用临界力）；根据作用在支架上的力PS，要求此力为垂直作用在支架上的力，如斜的应转为垂直力；同样力作用在斜的支架上，也要转为垂直的。
当
，表示支架受力没有达到失稳状态，支架校核通过。
相以表示支架受力会发生失稳,这时首先应对支架形式进行改变，如在长杆中间加附加支撑以破坏细长比等措施，再进行计算。
如光靠改变支架形式无法达到要求,还可以再加大支架的选型，再进行计算，其次就是重新制定支架方式，以避免出现长杆失稳状态以达到最后计算通过为止.
抗拉力计算
本计算主要针对支架受到的由于管道及管内介质的南量引起的拉力可能将支架拉断，要求所选定的型钢在受拉力方面能达到
要小于应力［O]，这样选定型钢就可以使满足强度的要求，可求得横截面S来找到型钢的型号。
剪切力计算
本计算主要针对支架受到的横向力可能将支架横向斩断，要求所选定的型钢在横向力方面能达到
要小于应力[O]，这样所选的型钢就可以满足强度的要求。
可求得横截面S来找到型钢型号。
膨胀螺栓受力计算
支架受到的横向力可能将支架横向斩断,膨胀螺栓也可能因受横向力被斩断。
本计算主要为了确定所选定膨胀螺栓是否承受得住受到的剪切力和有足够的拉力不致脱离混凝土或被拉断.
剪切力能达到
要小于许用应力［O],这样选定的型钢就可以满足强度要求.每个支架n个膨胀螺栓中，必须假设有50%完全承受剪切力,即n/2个膨胀螺栓。
计算出膨胀螺栓的有效截面积S（cm2）与螺栓样本中的截面积比较选择合适的螺栓.若有直接查膨胀螺栓样本中所标明的设计抗剪力再乘上所计算的螺栓数量，再和所受到的剪力进行比较,，只要计算的抗剪力大于实际受力就可以了.
抗拉力同样直接查膨胀螺栓样本中所标明的设计抗拉力再乘上所计算的螺栓数量,再和受到的力进行比较.只要计算的抗拉力大于实际受力就可以了.这里要注意不同的水泥强度等级参数有所不同。
最后由于支架形式不同，具体问题应该具体分析，所出现的问题也会不尽相同，综合的运用和细致的分析是关键。
该技术在实际工程中的运用
（1）实际应用该技术的工程介绍
一工程总建筑面积20万平米，工程性质为新建，由地上塔楼、商业裙房、地下室部分组成,地下部分为连通式共3层，地下一层为商业、餐厅等，地下二三层为停车及设备用房，结构形式均为框架剪力墙结构，工程为综合性高档智能商用写字楼。
这样规模的工程机电安装项目按一般通常做法会因为图纸标注位置有冲突，造成施工时各专业位置重叠而不得不返工拆改，工程量往往达到全部总工程量的20％左右，对于因功能或其它原因改变而产生的变更拆改更是惊人.由于各种原因能够办理变更洽商的量并不多，而且能力理时又与办理变更洽商的水平和责任心有关,所以发生拆改对安装企业是十分不利的,应该尽量避免发生变更拆改，即是发生也要越少越好.
使用该项技术后由于事先对可能发生位置冲突部位进行了图纸“预装配”，相关内容做了调整，同时所有施工人员加深了驿图纸的认识.整体工程没有因为施工企业自身没有全面吃透图纸而发生任何重大工的返工量,全部是一次安装到位,同时工程进度大大超前了原先的进度计划。
保质保量完成了工程。
（2）该项技术的经济效益分析
首先这种技术主要依赖于计算机的使用，必须配置足够数量品质的计算机，这需要一定的投入，由于现在要求各种报验的表格和来往的信函都是由计算机完成，因此各个施工单位基本在第个工地都要配备计算机，可以资源共享。
其次，属于隐形投入,这种技术需要具有专业素质的人员,这些人不仅要求懂得工程技术而且要熟练使用计算机绘图软件。
科技人才和人力的投入是不可缺少的，通过对现有人员的培训造就复合性人才才是今后发展的趋势。
综合起来这项技术的应用投入很少而且大多数资源还可以与其它部门共享。
这种技术投入并不多，对于施工企业来说带来的效益却是非常大的,首先，避免因为图纸标注位置有冲突而产生返工拆改所造成的损失，仅就这一项就可为安装企业节省很大一笔支出.其次，可以保证提前预知可能存在的技术问题和负面影响，为安装企业合理的避让因技术原因而带来的经济损失。
最为直接的通过图纸的深入详细了解和亲自动手修改，提前对图纸预装配，为以后正式施工打下良好的基础。
需要注意的方面
（1）配套性
本求配套的软件必须与设计院的软件对应,便于打开设计提供的电子版图纸避免发生因软件版本不对无法进行图纸的沟通.
所依据的标准和规程也必须和原设计施工图相一致，避免发生因不同标准规定不一致造成矛盾的情况。
（2）专业性
机电安装是一门多专业多学科的综合领域，包括水系统、空调采暖系统、燃气系统、动力电系统、弱电系统甚至于工艺管线等，一般建筑物中常见的如生活水系统、生活污水系统、中水系统、雨水系统、消火栓系统、喷淋系统、气体灭火系统、空调冷冻水系统、凝水系统、冷却水系统、热水系统、蒸汽、燃气、空调新风、建筑排气、消防排烟、厨房排气、高低压配电、动力照明、事故广播、消防报警、电信与有线电视、计算机网络、建筑智能化等，有时多达二三十个功能系统.这些系统每种都有专门的技术和专门的规程,每一项都必须遵守。
不能为了满足楼层净高、足够的检修空间、管线可以穿过等问题而留下安全的隐患。
（3）实用性
要想使这项技术能够真正应用到工程中就靠必须使其简单、通俗易懂，还要注意很多细节问题,做到使用者真正得到方便.
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