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装配式机电安装中对MEP模块的设计要求

2024-08-23 86 上传者：管理员

摘要：装配式机电安装工程作为建筑行业重要组成部分，其安装效果将直接影响建筑工程质量。MEP模块在前期设计上比较复杂，业主对于模块的性能、结构安全、调试运维等方面的需求也越来越高。MEP模块的设计质量将直接影响装配式机电安装质量，该文以装配式机电安装为基础，对不同类型MEP模块的设计要求进行分析，以供参考。

关键词：
MEP模块
建筑行业
机械零件
机电安装
装配式建筑
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1、基本概念

1.1装配式机电安装

“装配”意为将散碎的机械零件按照技能要求组装起来，经过检测、调试等一系列试验后使之成为合格的工业产品[1]。随着科学技术的进步，装配式建筑逐渐开始流行。装配式机电作为建筑行业的重要组成部分，目前也被国家大力提倡。

将管道、电线等装配式构件在工厂进行预制化生产，得到MEP机电预制模块，再运输到施工现场进行整体安装。这种生产与安装分别进行的装配式安装技术能有效实现建筑产品的节能、环保，是一种在全周期下将价值最大化的新型建筑生产方式。

1.2 MEP模块

MEP模块实质就是机电设备、管道、电缆、支吊架的结合体。将上述设备集合到一个组件中进行安装，能有效提高现场施工效率，缩短安装工期。在工厂进行模块集中生产，能更好地进行产品质量控制，降低生产成本[2]。装配式机电安装中常见的MEP模块包括支撑模块、水平吊顶模块、垂直立管模块以及平面模块。目前国内普遍存在模块生产和安装脱节，交付后难运维管理，不符合节能环保要求，安装后返工返修过多等弊病。因此，要将项目采购、建造、调试、交付等项目管理工作提前融入设计阶段，在设计阶段提前规避潜在的安装运维难题。

2、总体设计要求

设计时应确保每个模块内的组件达到最大使用密度，避免出现空间浪费。设备的类型、数量和布局因模块而异，每个模块的大小和与之相关的设备数量是基于项目的实际需求而定。通过BIM软件可在设计阶段合理规划设备、管道、阀门及附件的安装位置和运维空间，以及确定模块运输路线和吊装方案。为实现装配式机电安装的人性化、智能化、高效节能化，兼顾设计、建造、运营、维护，在进行前期模块总体设计时，应考虑到以下重要因素。

2.1起重和搬运

对于大型MEP模块，需要使用起重机来吊装这些模块。设计者必须考虑如何在拥挤的工地提升和安装大型模块，提前与施工方沟通，协助制定吊装专项施工方案。狭窄走廊的净高和门的开口大小需要纳入设计范畴，设计者应参照土建图纸对症下药。模块可使用叉车、卡车吊车或塔吊进行卸载。在实际情况允许下，较重模块的卸货地点应选择在施工现场或安装地点附近，避免模块的二次运输，减少吊装风险。运输模块的车辆必须具备足够的运输能力，且能够顺利抵达卸货地点。同时还须考虑运输车辆的进出空间和施工场地的结构负荷，杜绝超载造成的地基塌陷。设计者可结合扫描路径分析软件与BIM模型，在设计早期规划出不同施工阶段的建筑交付路线[3]。也可用物流软件制定安装计划和安装路线。

2.2易于维护性

预制MEP模块的设计应考虑整个建筑的生命周期，包括其上游生态和下游维护，模块的可维护性是整个设计阶段的重点。以给排水管道阀门为例，设计人员应尽早将阀门定位，把阀门未来的增加和变更纳入设计中。阀门应设置在管线中一个易于抵达的位置，以确保在后期维护时操作人员能顺利修复。设计时也应考虑在模块两侧预留300 mm的检修空间，以便施工人员进入完成后续安装工作。此外，需要经常维护的设备应放置在更容易接近的位置，比如可将给排水管道设置在模块的底层，该层不再放置其他管线，如图1所示。

图1水平模块框架设计中的交错层示例

模块的设计应便于维修和更换零件。在模块中心设计一个最小宽度400 mm的“红色区域”，让操作人员能顺利进入模块两侧进行维护。如果建筑空间足够，还可在模块中间设置一个猫梯，便于后期返修。同时，模块内的设备应按类型交错排布（图2），以便在有阀门或接头的位置留下检修空间。当建筑走廊宽度太窄，无法在模块两侧预留检修空间时，可以允许在模块内部设置间隙，而不是将管线密集排设。工人可以在这些间隙进行接口或者维护工作。在设计时谨慎选择支吊架材料和配件，也能有效提高模块的未来扩展性或可维护性。例如，用螺栓连接，可以在需要时很容易地拆除钢通道。穿孔通道为建筑业主在增加支撑负荷方面提供了更大的灵活性，以便后期在支吊架设计负荷允许的情况下向模块内继续安装额外的管线和设备[4]。

图2廊道内设备交错排布

3、支撑模块设计要求

支撑模块即用于支撑机电设备的刚性构件，即综合支吊架。支吊架性能好坏将直接决定机电安装的效果。支吊架材料通常包括热轧钢或冷成型钢，由螺栓或焊接连接组装，或两两组合。每种连接类型都需要有严格的质量标准和检查流程。支吊架的设计要求可分为以下几个关键领域。

3.1结构要求和吊装规定

MEP模块对土建结构负荷的要求，主要包括模块重量及其动态载荷。应在不影响土建承载能力的情况下设计模块。模块中的所有机械连接、桥接，都应该选用符合国家标准的构件。如果模块内各层之间需要更多的空间，支吊架应尽可能允许有一定程度的调整扩展灵活性。为了确保鲁棒性，组成支吊架的构件通常需要进行BIM软件三维结构分析来检测横向扭转屈曲。支吊架的选材应尽可能轻，以便于安装，减少建筑结构负荷，减少材料损耗。可考虑采用重量轻、强度高的冷成形钢作为薄壁构件来组成支吊架。在吊装、搬运模块的过程中，除考虑模块重量外，起重点的位置也应提前确定，包括模块在吊装过程中钢构件可能出现的潜在扭转或设备的悬垂。为了确保模块支吊架中钢构件的强度，设计者可以考虑根据装配式工厂的制造能力进行选择。结构钢构件和薄壁槽式框架在抵抗极限荷载方面的稳定性取决于它们附带附件的种类和数量，通常包括连接器、管夹和螺纹杆。

3.2支撑模块的耐腐蚀性能

根据实际暴露条件和预期的使用寿命，支吊架及其紧固件应选用抗腐蚀性强的钢材，并通过热浸镀锌、油漆涂层或其他措施进行防蚀处理。如果在支吊架的组装中使用了焊接连接，则需要采取措施防止焊接接头腐蚀，例如用冷镀锌喷涂。

3.3支撑模块固定方法

模块支吊架一般采用现浇地脚锚栓、现浇锚槽或后装锚栓固定在建筑结构上。现浇地脚锚栓或锚杆不需要在现场钻孔，后装锚栓提供了更大的定位灵活性。锚杆的数量、间距、埋深等细节取决于诸多因素，例如模块的重量、尺寸、暴露条件以及建筑结构。通常情况下，支吊架的安装位置包括建筑结构钢、预制或现浇混凝土板、空心芯板、钢甲板上的现浇板。

4、水平吊顶模块的设计要求

水平吊顶模块中包含的机电设备主要有自喷喷头、冷冻水供回水管、冷凝水排水管、给水管、燃气管、电缆、桥架、通风管道等。因涉及的专业众多，在进行水平吊顶模块设计时应遵守以下要求。

4.1防火要求

自喷供水管道可以与其他设备一样预安装在同个水平吊顶模块中，安装时应符合国家标准规定的消防安全要求。如果防火管道穿过模块，整个模块的支吊架也必须防火。如果水平吊顶模块安装在防火要求严格的区域，例如餐厅厨房或者吸烟室，模块外部必须采用防火板包裹。穿过非自动喷水灭火保护区时，模块必须符合建筑防火操作规范。穿过楼板和墙体时，模块必须设置防火套管。为确保支吊架中钢构件的耐火能力，装配式工厂应严格检查钢材供应商提供的高温材料性能证明文件，并在生产之前对钢材进行符合国家标准的耐火性能测试。

4.2防水要求

水平吊顶模块内的给排水管道应考虑出现不良泄漏而引发的潜在风险。在狭窄的走廊中，电气管线应始终安装在供水管道和卫生设备之上。在条件允许的情况下，可安装丙烯酸隔板将电气管线和供水管线隔开。如果建筑空间充裕，电气设备可安装在模块右侧，供水管线和卫生设备安装在模块左侧，中间用丙烯酸隔板隔开[5]。

4.3空间要求

模块的垂直层之间的净距应至少为100 mm，以便于安装电缆接口，以及未来开展维护工作。如果未来会涉及管道焊接，则需要在相邻管道之间预留更多的间隙。水平吊顶模块应安装允许调整设备高度的组件，以补偿建筑结构标高不均匀而造成的模块偏移。这类组件通常包括垂直螺纹杆或柔性联轴器。

垂直层中各专业整体排布应遵循小管让大管、有压管让无压管、低压管让高压管、冷水管让热水管的原则。水专业和电专业在同层排布时应优先考虑电专业，弱电电线优先避让强电桥架。

5、垂直立管模块的设计要求

典型的垂直立管模块主要包含给排水管道和蒸汽通风管道。立管模块可在装配式工厂的地面进行水平组装，组装时应按楼层进行分段设计，切勿出现长度过大的跨楼层模块，增大现场安装难度。立管模块可在立管支架或辅助砌块安装之前安装进立管井，也可根据现场情况独立安装。安装方法通常是从建筑物顶层开口中将立管模块吊装到立管井中。因此，在垂直立管模块的设计时应加入固定的吊点，提前确定合适的吊耳或吊具。

6、机房模块的设计要求

机房模块主要指冷热源机房中的装配式水泵机组、通风机组以及连接到机组的管线、仪表、智能运维设备。在进行设计时，机房位置应选在暖通负荷中心。装配式单元的尺寸、形式、安装位置应结合土建预留大件运输通道合理选择，同时还应满足结构设计载荷。设计过程中应考虑节省机房使用面积和管道路由，管线布置应统一且对称，避免出现多形式、多尺寸的预制管段。模块化泵组应选用变频水泵组，水泵电机应选用变频电机，管道、阀门等装配式单元应与暖通设备装配式单元匹配，选取低阻力、带导流板的管道或阀门。管道支吊架应提前在BIM软件上进行有限元仿真强度刚度计算，安全系数不小于2。

机房内设备在布置时机组与墙的净距应大于1 m，与配电柜的距离大于1.5 m，机组与机组之间的距离应大于1.2 m；机组与其上方的管道、烟道或电缆桥架的净距应大于1 m，以便留下足够的检修空间，同时减轻共振。在进行泵组设计时应考虑到泄水、接电、接地、照明，泵组框架宜优先考虑H型型钢，水泵立管不宜与框架支撑立杆同线。在BIM设计阶段，还需考虑阀门阀柄的长度、仪表的支管长度，以及保温层的厚度，避免保温后模块成型效果差。

7、结语

综上所述，MEP机电模块的设计方案将直接影响前期安装施工效果和后期业主用户体验。良好的设计方案能提高施工效率、节省材料、降低预算，对于后期的维修扩建也大有裨益。对工程品质的掌控前移至设计阶段，以高精度的设计来降低工程品质中的潜在风险，降低对施工队伍的依赖，从而提高装配式机电安装工程品质管控能力。

参考文献:

[1]吴飞飞,孙陈玉.基于BIM的装配式制冷机房机电设备安装深化设计[J].江苏建筑,2022(5):62-65.

[2]朱小兵.关于装配式建筑机电安装线管预埋的几点探讨[J].建筑工程技术与设计,2018,(16):4334-4335.

[3]朱刚,刘旭东.装配式模块化技术在地铁机电设备安装工程中的应用[J].安装,2021(12):57-59.

[4]丁涛,张生龙,马海林,等.机电安装工程预制装配式施工技术[J].建筑安全,2022,37(4):14-16.

[5]张文文,彭鹏,李丹,等.装配式机电标准化设计研究[J].施工技术,2021,50(10):19-21.

文章来源:曾尉.装配式机电安装中对MEP模块的设计要求[J].重庆建筑,2024,23(08):75-77.