摘 要：隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，投資、設(shè)計(jì)、施工、采購(gòu)等各環(huán)節(jié)衍生出多種管理模式，EPC設(shè)計(jì)采購(gòu)施工總承包模式就是其中的一種。在EPC模式下開展深化設(shè)計(jì)，梳理深化設(shè)計(jì)的基本流程，利用BIM技術(shù)進(jìn)行機(jī)電深化設(shè)計(jì)，并分別闡述機(jī)電與其他專業(yè)的協(xié)作模式。

關(guān)鍵詞：EPC模式；深化設(shè)計(jì)介入點(diǎn)；BIM機(jī)電深化設(shè)計(jì)；管線綜合排布；綜合支吊架

中圖分類號(hào)：TU741 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-6903（2024）08-0049-04

1 工程概況

北京城市副中心行政辦公區(qū)二期某項(xiàng)目選址在北京市通州區(qū)潞園街道，項(xiàng)目緊緊圍繞對(duì)接中心城區(qū)功能和人口疏散，發(fā)揮對(duì)疏解非首都功能的示范帶動(dòng)作用，促進(jìn)行政功能與其他城市功能有機(jī)結(jié)合。

本項(xiàng)目總建筑面積為16.7萬(wàn)㎡，地下部分約6.7萬(wàn)㎡，分為3層，包括地下車庫(kù)及設(shè)備用房等功能，地上部分約10萬(wàn)㎡，共計(jì)8層，主要為辦公使用及其配套設(shè)施。本項(xiàng)目建設(shè)是推動(dòng)非首都功能疏解的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)有序疏解市級(jí)黨政機(jī)關(guān)和市屬行政事業(yè)單位具有較好的示范帶動(dòng)作用。

2 EPC模式簡(jiǎn)介

EPC（Engineering Procurement Construction），是指承包方受業(yè)主委托，按照合同約定對(duì)工程建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工等實(shí)行全過程或若干階段的總承包的一種施工管理模式[1]。與傳統(tǒng)的施工管理模式相比，這種模式的特點(diǎn)在于承包人由多家單位轉(zhuǎn)變?yōu)橐患覇挝换驇准覇挝唤M成聯(lián)合體的承包形式。

在建筑行業(yè)領(lǐng)域，EPC總承包單位一般有兩種組成形式，一種是由一家規(guī)模較大的集團(tuán)公司作為EPC總承包單位，設(shè)計(jì)、施工、采購(gòu)業(yè)務(wù)分別由集團(tuán)公司下屬二級(jí)單位承擔(dān)，各參與單位受集團(tuán)公司統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)。另一種是設(shè)計(jì)、施工兩家獨(dú)立的單位組成聯(lián)合體，以聯(lián)合體作為EPC總承包單位。

3 EPC模式之下機(jī)電深化設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目采用設(shè)計(jì)單位與施工單位組成聯(lián)合體，并由施工單位牽頭主導(dǎo)項(xiàng)目實(shí)施。此種模式經(jīng)過項(xiàng)目實(shí)際驗(yàn)證，不存在明顯的弊端。其中，優(yōu)點(diǎn)在于能夠充分發(fā)揮施工單位的創(chuàng)新積極性，能夠積極地參與前期設(shè)計(jì)和深化設(shè)計(jì)，為后續(xù)施工創(chuàng)造有利的先決條件。缺點(diǎn)在于聯(lián)合體是兩家獨(dú)立的單位，初期溝通過程效率較低，設(shè)計(jì)單位需要反復(fù)斟酌，判斷可行性。雙方人員的溝通和了解，會(huì)極大地提升溝通的效率。

3.1 EPC模式設(shè)計(jì)基本關(guān)系

傳統(tǒng)的施工總承包模式，設(shè)計(jì)單位經(jīng)過方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、擴(kuò)初設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，經(jīng)過內(nèi)審、外審后，將施工圖向業(yè)主單位交付，后續(xù)施工單位在此基礎(chǔ)上進(jìn)行各專業(yè)的深化設(shè)計(jì)。這就使深化設(shè)計(jì)的尺度被限制得很小，尤其是機(jī)電深化時(shí)，管線路由幾乎不能變化太大，這對(duì)深化設(shè)計(jì)的效果影響非常大。

在EPC模式下，設(shè)計(jì)單位和施工單位作為“一家人”，共同向業(yè)主單位交付設(shè)計(jì)成果，一旦交付施工圖，除業(yè)主因素外，后續(xù)不應(yīng)該再出現(xiàn)施工圖變更[2]。為此，設(shè)計(jì)單位和施工單位要在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行深度融合，設(shè)計(jì)單位不能再做“甩圖掌柜”，施工單位也不能再靠“變更盈利”。

3.2 機(jī)電BIM深化設(shè)計(jì)介入點(diǎn)

在EPC模式下，經(jīng)過項(xiàng)目的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，機(jī)電專業(yè)的深化設(shè)計(jì)應(yīng)在建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電3個(gè)專業(yè)的初設(shè)圖完成后介入，開始創(chuàng)建3個(gè)專業(yè)的BIM模型。模型創(chuàng)建完成后，建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)圖紙正在擴(kuò)初階段，可根據(jù)BIM建模過程發(fā)現(xiàn)的問題，調(diào)整完善擴(kuò)初圖紙。此時(shí)，建筑布局、房間功能、結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸基本確定，機(jī)電管線路由、管道尺寸基本確定，BIM工程師可以開始機(jī)電深化設(shè)計(jì)工作，制定綜合排布的方案。

設(shè)計(jì)單位和施工單位共同討論綜合排布方案時(shí)，應(yīng)盡量擴(kuò)大討論范圍，并不局限于機(jī)電專業(yè)工程師參與討論，必要時(shí)可以調(diào)整建筑和結(jié)構(gòu)專業(yè)。經(jīng)過多專業(yè)討論之后，機(jī)電深化工程師向建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)提資，以完成擴(kuò)初圖紙。BIM機(jī)電深化工程師向機(jī)電設(shè)計(jì)師反饋排布方案及管線路由走向，以此時(shí)BIM深化成果作為擴(kuò)初圖的主要依據(jù)，完成機(jī)電擴(kuò)初階段圖紙。

機(jī)電各專業(yè)擴(kuò)初圖紙確定后，各專業(yè)設(shè)計(jì)師繼續(xù)完善施工圖，BIM深化人員同步開展細(xì)部節(jié)點(diǎn)的深化設(shè)計(jì)，BIM模型中根據(jù)避讓原則解決每一處碰撞點(diǎn)，必要時(shí)局部小范圍調(diào)整路由。全部調(diào)整完成后，添加系統(tǒng)名稱、尺寸、距離、標(biāo)高等必要的標(biāo)注，與機(jī)電專業(yè)施工圖同步報(bào)業(yè)主單位審核。具體流程如圖1所示。

3.3 機(jī)電與其他專業(yè)的協(xié)作方式

傳統(tǒng)的“設(shè)計(jì)-施工總承包”模型，設(shè)計(jì)師和施工人員大部分是專業(yè)內(nèi)部溝通，變更、洽商只是專業(yè)內(nèi)部調(diào)整，一般不會(huì)去調(diào)整建筑、結(jié)構(gòu)、裝修、小市政等其他專業(yè)。這樣就限制了機(jī)電管線調(diào)整的空間，使得深化設(shè)計(jì)變成了一味地“翻彎”和“避讓”，最終導(dǎo)致管道末端壓力不足，影響使用功能。

EPC模式則不存在這種問題，機(jī)電深化過程中就在向各專業(yè)提供反饋，極大地優(yōu)化了建筑物的功能和空間。但由于機(jī)電深化時(shí)機(jī)介入的相對(duì)較早，各專業(yè)各階段圖紙尚未全部完成，會(huì)出現(xiàn)信息交流不同步。傳遞不及時(shí)、問題描述不準(zhǔn)確等管理性問題，為此需要設(shè)計(jì)人員、施工人員、深化人員建立一種有效的溝通機(jī)制。

現(xiàn)階段行業(yè)內(nèi)的一種解決方法，是由施工單位組建EPC管理部，招聘一些有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的工程師，作為管理人員下沉至項(xiàng)目部，作為施工單位的統(tǒng)一出口對(duì)接設(shè)計(jì)單位。受EPC管理人員的專業(yè)限制，實(shí)施過程中僅能對(duì)其本專業(yè)內(nèi)容進(jìn)行深度對(duì)接，其他專業(yè)只能作為“傳話筒”，溝通效率不減反增。

經(jīng)過本項(xiàng)目的實(shí)踐，機(jī)電深化過程中，建議由設(shè)計(jì)單位和施工單位共同組建機(jī)電深化小組，由本項(xiàng)目的機(jī)電專業(yè)總負(fù)責(zé)人作為小組組長(zhǎng)。對(duì)機(jī)電深化過程中，發(fā)現(xiàn)的各種問題，優(yōu)化建議，解決方案，都先在深化小組內(nèi)部討論，由小組長(zhǎng)指導(dǎo)暖通、給排水、電氣專業(yè)設(shè)計(jì)師進(jìn)行調(diào)整，由小組長(zhǎng)與建筑、結(jié)構(gòu)、裝修、小市政等專業(yè)負(fù)責(zé)人溝通，提出優(yōu)化意見。這樣的優(yōu)點(diǎn)在于，設(shè)計(jì)單位的機(jī)電負(fù)責(zé)人能夠直接指揮機(jī)電各專業(yè)設(shè)計(jì)師，減少了機(jī)電專業(yè)內(nèi)部協(xié)調(diào)時(shí)間。機(jī)電負(fù)責(zé)人與建筑、結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)人同屬設(shè)計(jì)單位高級(jí)管理人員，溝通更有力度，專業(yè)性更強(qiáng)，采納優(yōu)化建議的可能性更高。這可以更大限度的為后續(xù)機(jī)電深化細(xì)部節(jié)點(diǎn)調(diào)整創(chuàng)造空間，更有利于施工，有利于與后續(xù)工序銜接，為裝修、小市政分項(xiàng)創(chuàng)造有利條件。

4 BIM機(jī)電深化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

隨著機(jī)電深化設(shè)計(jì)的要求日漸提高，隨著智能建造及現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字化水平的不斷提高，利用BIM進(jìn)行深化設(shè)計(jì)不再只是在剖面里排管道位置，可在三維里把管道翻個(gè)彎。這不僅需要深化設(shè)計(jì)人員有一定的軟件操作能力，還要有豐富的機(jī)電施工經(jīng)驗(yàn)，了解各專業(yè)各系統(tǒng)的工作原理、施工工藝、施工順序、了解機(jī)電與其他專業(yè)的關(guān)系。在EPC模式下，深化設(shè)計(jì)人員還要有一定的設(shè)計(jì)知識(shí)，是一個(gè)集設(shè)計(jì)和施工于一體的“多面手”。

4.1 機(jī)電深化設(shè)計(jì)的優(yōu)化邊界

EPC模式雖然為設(shè)計(jì)單位和施工單位創(chuàng)造了良好的組織條件，方便在深化過程中不斷的優(yōu)化各個(gè)專業(yè)。但實(shí)踐過程中，不能無(wú)限度的放開優(yōu)化邊界，即“不是每一處都可以優(yōu)化的”，具體優(yōu)化邊界和可優(yōu)化內(nèi)容詳見表1。

4.2 BIM機(jī)電深化設(shè)計(jì)的技巧

機(jī)電深化設(shè)計(jì)按使用功能區(qū)域不同，一般會(huì)分為3種情況，即：地下車庫(kù)、走廊、設(shè)備機(jī)房。以項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)地下車庫(kù)與走廊的管線綜合排布方案。地下車庫(kù)的管線綜合排布方案可根據(jù)建筑物功能再進(jìn)行細(xì)分。

一是辦公樓、影劇院、體育場(chǎng)館等類型建筑物的地下車庫(kù)。其特點(diǎn)是使用人員會(huì)在特定時(shí)段相對(duì)密集，其余時(shí)間段相對(duì)稀疏，車位上會(huì)有無(wú)車輛的空余時(shí)段。地下車庫(kù)會(huì)駛?cè)氪笮涂蛙?、專用貨車等超高車輛，對(duì)行車道凈高要求較高。此種情況下，應(yīng)盡量將管線排布在車位上，管線應(yīng)橫向排成一排，出現(xiàn)碰撞時(shí)，利用梁窩空間進(jìn)行上翻避讓，最大化釋放車道上部的空間。

二是住宅、高等院校、醫(yī)院等類型建筑物的地下車庫(kù)。其特點(diǎn)是車位上長(zhǎng)時(shí)間有車輛停泊，車庫(kù)層高較低，使用人員對(duì)車庫(kù)凈高基本沒有要求。由于車位會(huì)常年有車輛，管線維修時(shí)對(duì)私家車影響較大，在排布機(jī)電管線時(shí)，應(yīng)盡量將管線排布在車道上方。車道上方空間緊張時(shí)，可以將智能化系統(tǒng)的橋架或消火栓系統(tǒng)主管排布在停車位的尾部，減少對(duì)私家車的影響。

地上的機(jī)電管線相對(duì)集中于走廊部分，管道安裝高度直接影響裝修后吊頂高度，影響使用人員的觀感和是舒適度。走廊在排布機(jī)電管線時(shí)，應(yīng)將電氣橋架和各系統(tǒng)水管分開左右布置，不建議上下層布置，否則對(duì)支吊架和橋架穿線均有影響。管線較多時(shí)，電氣橋架和各系統(tǒng)水管需要分開多層布置，橋架可以豎向錯(cuò)位布置，以減少橋架分支與主干之間的碰撞。上下層間距可根據(jù)層高和凈高情況適當(dāng)放大，方便后期穿線。水管較多時(shí)，也需要分層布置，同一系統(tǒng)的管道應(yīng)布置在同一層，管徑相近的管道布置在同一層，以避免綜合支吊架的立桿受力明顯不均。

4.3 綜合支吊架的設(shè)計(jì)及受力驗(yàn)算

EPC模式給予機(jī)電深化較大空間，使不同系統(tǒng)的管道在分區(qū)、分散的同時(shí)，還能夠相對(duì)集中，互不影響。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用綜合支吊架，將更加充分利用空間，施工過程簡(jiǎn)潔有序，降低施工成本，控制安全風(fēng)險(xiǎn)。在綜合支吊架的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算中，結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出以下4點(diǎn)做法。

4.3.1 電氣與水管分區(qū)設(shè)置

綜合支吊架在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)延續(xù)機(jī)電管線排布方案，將電氣橋架和水管分區(qū)布置，綜合支吊架不應(yīng)存在水電共架的情況。一般情況下，單根電氣橋架長(zhǎng)度為2.5 m，不受截面尺寸影響，電氣區(qū)綜合支吊架間距可設(shè)置為1.7 m左右。

以軸線間距8.4 m為例，單跨范圍內(nèi)，電氣區(qū)綜合支吊架設(shè)置6道，軸線梁上設(shè)置兩道，跨間板上設(shè)置4道。水管區(qū)由于管徑不同，管道支吊架間距不同，綜合支吊架間距既不應(yīng)按最大管徑取值，也不應(yīng)按最小管徑取值。本項(xiàng)目水管區(qū)綜合支吊架間距設(shè)置為4.2 m，根據(jù)管徑不同進(jìn)行支吊架單獨(dú)加密。以軸線間距8.4 m為例，單跨范圍內(nèi)，水管區(qū)綜合支吊架設(shè)置3道，軸線梁上設(shè)置兩道，跨間板上設(shè)置1道。

4.3.2 材料選型和受力驗(yàn)算

綜合支吊架間距設(shè)置完成后，要進(jìn)行立桿、橫擔(dān)、預(yù)埋件、膨脹螺栓的選型和受力驗(yàn)算。目前很多主流軟件都可以進(jìn)行支吊架受力計(jì)算，在計(jì)算前的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置過程中，建議將安全系數(shù)默認(rèn)為1.5不變?？紤]到現(xiàn)場(chǎng)焊接質(zhì)量、材料質(zhì)量等因素，恒載分項(xiàng)系數(shù)建議從1.35調(diào)整至2.7，以使支吊架安全程度更高。

軟件驗(yàn)算時(shí)，采用規(guī)模一般會(huì)默認(rèn)選擇圖集《03S402-室內(nèi)管道支架及吊架》，為保險(xiǎn)起見，在驗(yàn)算完成后，再選擇《GB 50017—2017鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》驗(yàn)算一次，兩次選用兩套不同的規(guī)范和圖集，兩次驗(yàn)算均能通過，則可提高綜合支吊架的保險(xiǎn)系數(shù)，避免發(fā)生質(zhì)量安全事故。

4.3.3 分擔(dān)預(yù)埋件受力

采用綜合支吊架時(shí)，由于管線較多，縱向力集中于立桿，易造成板上預(yù)埋件受力較大，超出膨脹螺栓設(shè)計(jì)拉力限值。此種情況除增加支吊架分擔(dān)荷載之外，也可以采用板上板下雙層鋼板的形式，增加預(yù)埋件的受力能力。將膨脹螺栓換成鋼筋，穿透樓板后做成15 d的彎鉤，與樓板上的鋼板焊接，樓板下的鋼板開孔與鋼筋焊接，可根據(jù)拉力大小配置4～6根穿樓板的鋼筋，以此加強(qiáng)板上預(yù)埋件的受力能力。

4.3.4 優(yōu)化焊縫

穿樓板的預(yù)埋板完成后，綜合支吊架的下一個(gè)薄弱點(diǎn)在于板上預(yù)埋板立桿的焊縫處。此處屬于角焊縫，抗拉強(qiáng)度隨角焊縫的長(zhǎng)度增加和加大。對(duì)此可以在立桿兩側(cè)與預(yù)埋板之間增加角鋼支腳。角鋼支腳可設(shè)置在管道順向，這樣既可增加水平抵抗力，也可增加抗拉強(qiáng)度。

5 結(jié)束語(yǔ)

EPC模式對(duì)各專業(yè)的深化設(shè)計(jì)創(chuàng)造了得天獨(dú)厚的條件，使深化設(shè)計(jì)工作能夠前置在施工圖設(shè)計(jì)之前，更好地完善了施工圖，也讓BIM深化成果無(wú)形之中得到了各方的認(rèn)可，使BIM成果有了官方的依據(jù)，發(fā)揮出應(yīng)有的作用。

本工程施工時(shí)，各專業(yè)班組以施工藍(lán)圖為依據(jù)，參照BIM剖面圖和平面圖進(jìn)行下料和安裝，現(xiàn)場(chǎng)安裝一次完成，零拆改，避免因拆改造成的返工和經(jīng)濟(jì)損失，節(jié)約人工和材料形成的直接經(jīng)濟(jì)效益約240萬(wàn)元，占機(jī)電安裝總費(fèi)用約2%。

參考文獻(xiàn)

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