医院管线分离技术研究与应用

1　装配式建筑中管线分离技术研究

在建筑工程中，如按常规作法，电气专业有电力、照明、弱电、报警等管线，管径通常为20?mm或25?mm，大量电气管线在叠合楼板现浇层中暗敷，管线交叉较多，导致叠合不紧密，将影响结构安全性。给排水专业中的部分管线也会埋置于楼板湿作业垫层中，部分同层排水作法中管线埋置于回填料中。另外，在水电管线的安装过程中存在大量在非承重墙体、楼地面填充层开槽的现象，将产生建筑垃圾。同时，主体结构的寿命与管线的寿命相差较大，暗敷在楼板、剪力墙内的管线维护与更换难度较大。通过管线分离技术能够避免上述问题，分别以水平向管线分离和竖向管线分离为研究对象展开研究。

1.1　水平向管线分离技术

水平向管线分离的方式有很多，根据使用功能、美观要求、成本控制等诸多因素，各个项目需要合理采用水平向管线分离技术。对于裸露于室内空间的水平向管线以及敷设在吊顶系统、架空地面系统或干铺非架空地面系统的管线可认定为水平向管线分离。

对美观功能要求相对较低的区域，可采用管线明敷的措施，以实现管线与结构分离，如设备平台、楼梯间的电气管线。对于天花上的电气管线可采用明敷于吊顶空间，实现水平向管线与楼板分离，吊顶在住宅中既起到了装饰的美学功能，又为隐藏管线提供了方便。设备管线、分接设备、给排水管等可敷设于地面架空系统，实现水平向管线与湿作业楼面垫层分离，为后期改造和维修创造了便利条件。桥架是建筑中常用的一种走线方式，利用电缆桥架能管理电缆的特点，可以科学地利用和敷设建筑工程中使用的各种能源和电缆，实现水平向管线与楼板分离。采用管线分离技术，做到既不破坏结构钢筋保护层，保证结构安全稳定性的同时，又可避免施工单位漏埋电管而引起的后开凿现象。由此可见，在装配式建筑甚至是非装配式建筑中，采用管线分离技术有诸多益处。

1.2　竖向管线分离技术

对于裸露于室内空间的竖向管线以及敷设在管井系统、非承重墙体空腔内或架空墙面系统内的管线可认定为竖向管线分离。设备平台、厨房、卫生间等区域的雨水管、污水管、废水管可裸于室内空间，辅以精装修隐蔽处理。管道井是建筑物中用于布置竖向设备管线的竖向井道，例如给水管、消防水管、强弱电线等。管道井能够区分各种功能的管线，便于管理和维修。另外，将管线藏在管井中，也有利于保持美观。充分利用建筑空间，通过设备管井实现管线分离。非承重墙墙体空腔作法也是一种有助于实现管线分离的方式，墙面上的电气元件管线可通过埋置于空腔中轻松实现管线分离，同时不影响室内空间及美观。

常见的非承重墙墙体空腔作法有龙骨空心隔墙系统、空心条板隔墙系统等，实现管线分离的走线原理。墙面架空系统与地面架空系统工作原理相同，只不过将工作面从地面转移到了墙面，根据不同型号的墙面，可以在基层墙面与装饰层之间形成各种高度的板下空腔，以收纳各种管线系统，实现管线分离。

1.3　管线分离技术应用方式

管线分离技术根据敷设方式可分为全分离技术和部分分离技术。一般不提倡采用全分离技术，而推荐采用部分分离技术，即允许部分管线采用预埋暗敷的形式。合理应用管线分离技术可使工程受益良多。管线与主体结构分离，可使结构更加安全可靠，大幅提高结构的安全性能。

采用管线分离技术可减少现场工作量，以及降低现场施工难度，在一定程度上加快了施工进度。采用管线分离技术为后期运营维修带来了极大的便利，不会因为维修而破坏主体结构，降低了维修难度和维修成本；水电管线的寿命一般在10年左右，主体结构寿命要远大于水电管线的寿命，对于采用管线分离技术的项目，当水电管线达到寿命后，以便将其拆除改造。

因此，有必要通过多专业、多工种相互配合，对管线分离技术的设计方案进行深入研究，寻找一个安全、造价、美观、管理等要素的平衡点。

2　装配式建筑中管线分离技术应用

杭州某医院项目，地上建筑面积50?600m ² ，由裙房及两座塔楼构成，均为混凝土结构。地上部分为2层裙房，A座21层，总高为93.4?m；B座10层，总高为50.5?m。拟对A座塔楼（病房楼）进行管线分离单项计算。

2.1　应用方案

纳入管线分离比例计算的管线专业：（1）电气专业有消防、照明、弱电、插座等管线，主要管径为20?mm、25?mm、32?mm，电气消防管线采用金属线管， 其他均为PVC线管；（2）给排水专业有通气管、水落管、污水管、废水管、给水管等管线，管径以100?mm、150?mm为主；（3）暖通专业有冷凝水管、冷媒水管、送风管道、排风管道、排烟管道等管线，主要管径为20?mm、50?mm、70?mm。为了满足管线分离比例要求，竖向布置管线与墙体分离技术和水平向布置管线与楼板和湿作业楼面填充层分离技术应用比例均大于70?%，本项目管线分离设计原则如下。

2.1.1?采用管线分离

（1）竖向管线分离。墙体空腔敷设：从天花板下引至墙壁的强电弱电线管，敷设在墙板空腔内。管道井敷设：公区设置水管井，给排水管主管均设置于水管井中。明敷：新风设备间、楼梯间区域竖向的电气管线及给排水管线明敷于室内空间。

（2）水平管线分离。吊顶内敷设：病房、治疗室、办公室、卫生间等功能区域均有吊顶，电气专业的照明、开关、弱电、设备管线等敷设在吊顶区域；桥架：大厅、走廊、前室等功能区域，电气专业的照明、开关、弱电、设备管线等采用桥架敷设；明敷：新风设备间、楼梯间区域水平向的电气管线及给排水管线明敷于室内空间。

2.1.2?不采用管线分离

暗敷：没有吊顶区域的管线及电气专业的消防管线，在现浇楼板内暗敷。

2.2　应用BIM模型

本项目通过建立BIM模型，实现管线分离方案的精准设计，进一步提高建筑质量、安全和效能。

本项目BIM建模的步骤如下：（1）根据建筑、结构施工图，建立土建模型。（2）根据给排水、电气、暖通、精装修等施工图图纸，在土建模型中建立机电系统。（3）在BIM模型中，对各专业管线进行合理布置并分类标注，再对水平向管线及竖向管线进行分类，对采用管线分离技术的管线进行标记。（4）提取各类数据用于后续分析。

2.3　应用比例计算

根据浙江省《评价标准》，管线分离是将设备与管线设置在结构系统之外的方式。考虑到工程实际需要，纳入管线分离比例计算的管线专业包括电气（强电、弱电、通信等）、给水排水和采暖等专业。《评价标准》规定管线分离比例应拆分为竖向管线分离和水平向管线分离两种情况，分别进行计算。

管线分离的总分为6分，竖向或水平向应用比例各自达到50?%时可得1分，达到70?%时可得满分3分。

以A座为例，根据BIM模型提取该楼栋管线长度，计算该楼管线分离应用比例见表1。

表1　管线分离应用比例计算   m

水平向管线分离占比如图1所示，由图1可以清晰地看出，占比排名靠前的除消防自喷外均为电气专业，水平管线中除消防电气及应急照明外，其余管线均实现了管线分离，累积比例达84.79?%，水平向管线分离的设计重点及难点应聚焦于电气专业水平向管线的敷设方式，由于消防管线明敷涉及成本增加和安全问题，所以不采用管线分离。A座为病房楼，除新风设备间、楼梯间外均设置了吊顶，因此除了消防电气及应急照明相关外的管线均可做到管线分离，容易满足浙江省《评价标准》中水平向管线分离70?%的比例要求。

图1　水平向管线分离应用比例

竖向管线分离占比如图2所示，竖向管线中仅应急照明管线未分离，其余管线均达到了管线分离。另外，排水管均设置于管道井内，达到竖向管线分离技术要求。在暖通管线也做到管线分离的前提下，最终实现97.05?%的竖向管线分离比例。

图2　竖向管线分离应用比例

3　结束语

采用管线分离技术既不影响结构主体安全，又便于后期进行维修更换，具有重要的实践意义。装配式设计专业应与电气、给排水、暖通及室内设计等专业密切配合，研究管线走向，优化管线敷设方式，选用合理的管线分离作法，在尽量不产生成本增量的情况下，实现水平向及竖向管线分离应用比例均达到70?%。

与住宅建筑相比，公共建筑更容易实现管线分离，本案例类型的公共建筑通常有以下特点：（1）层高较高，绝大部分室内空间均设置了吊顶，仅如新风设备间、楼梯间等部分区域未设置吊顶，这些区域即使管线明敷也几乎没有影响；（2）竖向结构以框架柱及少量剪力墙为主，剩余墙体均为填充墙，方便设置墙体空腔。

本研究总结了以下几点关于管线分离的设计要点：（1）暖通专业管线多为水平向管线，可敷设在吊顶内或明敷；（2）给排水竖向管线设置在管道井以及墙体空腔中，水平向管线敷设在吊顶内或明敷；（3）电气吊顶区域内的水平向管线在吊顶内明敷，原顶区域内的水平向管线若不影响使用，可采用明敷，插座及弱电系统走线方式尽量采用在吊顶内敷设，减少埋设在湿作业楼面填充层的管线长度；（4）电气竖向管线尽量埋设在墙体空腔中。