超高层建筑智能化工程设计与实施探讨

1 引言

    根据GB 50352-2005《民用建筑设计通则》中规定，建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑。随着城市中可用于建筑的土地资源逐渐减少，超高层建筑成为解决用地问题的有效方法。由于超高层建筑工程具有与普通建筑不同的一些特点，就要求我们对智能化工程进行有针对性的设计与实施。

    昆钢科技大厦主体建筑为地下3层、裙房5层、塔楼50层的超高层建筑，由酒店与办公楼两部分组成，建筑总髙度为219.60m(室外地坪至屋顶停机坪)。大厦总建筑面积149826㎡，其中地下部分37406㎡，地上部分112420㎡。从昆钢科技大厦各楼层功能区域的划分来看，主要分为两个部分：办公区域以及酒店区域。由于这两部分区域在管理、服务和业务流程上有很大的区别，所以在智能建筑系统的使用和管理上也划分成两个独立的体系运行和管理。

    各楼层功能区划分如下表所示。

    各楼层功能区表

    2 超高层建筑工程特点

    2.1 建筑结构特殊性

    超高层建筑要承受更大的风载荷和地震载荷产生的水平侧力，结构形式常选择采用框架-剪力墙或框-筒结构体系，总体刚度大，侧移小，满足玻璃幕墙的外装饰要求，另外其核心筒的设计需考虑平衡采光、节能、易于维护等因素，往往因为空间原因压缩了弱电竖井的面积，需要特别重视各系统管线综合以及各系统间的协调同步。

    2.2 机电设备复杂性

    超高层建筑机电设备的复杂性体现在供配电安全及稳定性、通风空调舒适性、给排水顺畅性、电梯快速及平稳性、消防设施可靠性等各个方面。

    2.3 防雷接地规范性

    发生雷击时超高层建筑的接地设备与防雷设备间会存在着很高的电位差，可能会引起接地引下线连接的金属体与之相邻的金属物体间发生反击放电现象，需要主干电气线路的主要部分安置在建筑物中心，并与引下线保持一定的距离，尽量避免干扰，同时要求电气线路设计中采取钢管配线。

    3 超高层建筑智能化工程设计要点

    建筑智能化工程随着科技进步不断发展和完善，具有技术相对密集、产品更新快、施工工艺复杂等特点，设计时应充分考虑超高层建筑工程特点并结合当前主流技术应用及发展趋势，选择成熟的系统形式和适度超前的技术路线，可以有效地解决系统设计的关键问题。

    3.1 昆钢科技大厦智能化工程设计内容

    昆钢科技大厦智能化工程子分部系统多，功能复杂，在招标时划分了三个标段，一标段智能化系统建设，包括智能化总包管理、智能化集成系统、通信接入系统、电话交换系统、室内移动通信覆盖系统、酒店客房控制系统、物业运营管理系统、建筑设备管理系统、智能照明系统、能量计量系统、能源管理系统、KTV点歌系统、线槽及管材系统。二标段智能化系统建设，包括安全防范综合管理系统、入侵报警系统、视频安防监控系统、出入口控制系统、电子巡查管理系统、汽车场(库)管理系统、访客管理系统、无线安保对讲系统、信息导引及发布系统、智能卡应用系统、智能化机房工程、广播系统。三标段智能化系统建设，包括信息网络系统、信息网络安全管理系统、综合布线系统、有线电视及卫星电视接入系统、时钟系统、会议系统、统一视频管理系统、酒店裙房及会所AV等系统。

    3.2 超高层智能化工程设计要点

    (1)顶层设计、总体规划、分步实施

    超高层建筑功能多，包括酒店、办公以及商业等，大多面积用于出租或出售，存在二次装修的可能性，所以在设计时要从全局视角出发，对项目的各个层次、各个要素进行统筹考虑，实现理念一致、功能协调、结构统一、资源共享、部件标准化等。昆钢科技大厦办公部分按面积考虑信息点数量并充分预留垂直主干线，按区域设置分线箱，并对光纤到户进行了预留;酒店部分以客房控制系统为主，对客房内灯光、电视、窗帘等进行控制，并预留了接口以满足后续需求。

    (2)设计强大的网络，保证系统稳准快

    现在智能化工程大多选用数字系统，如视频监控系统、广播系统等，在保证系统性能指标提升的同时可以减少线缆量的敷设，建立稳定、快速的网络是超高层建筑智能化工程的重中之重。昆钢科技大厦数字网络建设以两个平台进行搭建，分为办公设备网络平台以及酒店设备网络平台，两个平台分别以“办公消防安保控制中心”和“酒店消防安保控制中心”为管控中心，以网络交换设备为枢纽，以综合布线系统为路由构建千兆网络通讯平台。每个网络终端设备均能满足千兆带宽的最大通讯量，除保证各系统基本通讯外，还保证了充分的裕量设计。下图是办公设备网络平台架构拓扑图。

办公设备网络平台架构拓扑图

    (3)采用远程监测技术

    超高层建筑机电设备维护难度大，设计时应充分考虑远程监测技术的应用。如：综合布线系统设计采用电子配线架，可以总体监测网点运行状况，减少人工巡视成本。为了监控供电的安全和稳定性设计能源管理系统，昆钢科技大厦整个大楼有1个10kV开关站(位于地下1层)、5个楼层变电所(地下1层2座，10层、26层、42层各1座)以及54个楼层配电箱。能源管理系统两个控制中心分别位于办公和酒店部分各有1台数据服务器、1台监控计算机。办公部分的检测内容包括地下1层10kV开关站，地下1层、10层和26层共4座变电所;酒店部分的监测内容包括42层1座变电站。

    超高层建筑纵向交通主要依赖于电梯，电梯系统远程监控应纳入设备监控系统，通过计算机控制系统及时地处理大量信息，判断各站台的呼叫信息和各电梯的位置、方向、开闭状态、轿厢内呼叫等各种状态，以提高运送能力，改善服务质量，提高超建筑的经济效益。

    3.3 超高层智能化工程设计注意事项

    (1)采用相对成熟的技术和产品

    超高层建筑智能化系统结构复杂，在设计时应首先考虑系统可靠性及稳定性，在设计时必须采用成熟的技术和产品。超高层建筑智能化工程不是实验品，如果采用的产品不成熟、不稳定，其结果是系统经常发生故障，不能正常使用，甚至就是系统彻底瘫痪。

    (2)合理控制系统规模

    超高层建筑面积大，服务档次高，系统性能要求高，智能化各子系统规模自然就比较庞大，其维护难度加大。在昆钢科技大厦智能化工程中适当采用了设置中间功能分区，将庞大系统进行拆分，减少故障点。

    (3)充分考虑维护维修方便性

    昆钢科技大厦综合布线系统规模近7000点，全部采用电子配线架进行管理，可以随时查看系统的运行状况，为网络系统的维修维护提供了可靠的依据。机房工程采用远程监测系统，可以随时了解到机房的环境情况、设备运行情况以及各种报警信息。

    4 超高层建筑智能化工程实施要点

    4.1 超高层建筑施工难点

    (1)场地狭窄、垂直运输强度高，安全防护难度大

    超高层建筑大多处于城市繁华地段，土地资源紧张，施工场地狭小，必须采用立体交叉式作业。由于楼高，垂直运输量大，要合理安排高空材料设备以及人员的垂直运输问题。施工安全主要面临高空坠落、雷击、触电、通讯不畅、临时消防设施不全等，需要切实保障安全措施费用的全额使用，把高空安全防护放在首要位置。充分利用楼层内的空闲位置，作为材料设备临时储备，可以减少二次甚至多次的搬运，既节约了费用，又加快了工程进度。临时用水设施、临时用电设施以及临时消防设施等定期进行排查，发现问题及时整改，避免发生各类安全隐患。高层建筑上下不方便，设置临时厕所，既方便了在楼上施工的人员，又满足文明施工要求。

    (2)工程量大，配合协调工作复杂

    超高层建筑由于体量大，大多商住功能齐全，智能化工程的设备管线安装等工程量大，又属于配合专业，要在风水电等主管道施工完毕后才可进行管线施工，不同专业工种管线综合难度大，组织配合复杂，由于工作面原因造成交叉作业频繁，在实施时要加强总包管理作用，采用流水施工、立体交叉施工等技术，落实成品保护责任和义务。提高现场协调效率，保证紧急问题处理不过夜，避免“踢皮球”式解决问题，及时反馈问题解决的结果。实行现场跟踪审计，及时拨付工程款。

    (3)工期长、接口多

    超高层建筑一般工期长、工程跨越冬雨季施工不可避免，尤其是智能化工程随着土建主体结构完成即进场施工，在用户正常使用后才能离场。智能化工程与大厦内的机电工程接口数量多，包括通讯接口、控制接口等。

    (4)成品保护、调试维护等难度大

    超高层建筑由于体量大，大多商住功能齐全，智能化工程的设备管线安装等工程量大，不同专业工种管线综合难度大，组织配合复杂，所以成品保护、调试维护等难度大。

    4.2 超高层建筑施工要点

    (1)推行样板先行办法

    超高层建筑中的标准层占整个主体工程的绝大部分，设计结构基本相同，首层标准层施工完毕后，便可有效地组织逐层流水作业。楼层多，工作面广，可充分结合时间及空间开展平行流水及立体交叉施工作业。

    样板可以在施工中起到指导施工的作用，可以体现设计意图，发现图纸缺陷以及与其他专业接口的问题，减少后续施工中的缺陷，达到指定的质量等级，可见推行样板管理是保证和促进工程质量不断提高的有力措施。

    (2)设置质量关键点

    智能化工程的质量关键点包括图纸会审、设备选型、技术交底、隐蔽验收、标识制作、系统电源、系统接地、系统调试、系统试运行、系统测试、系统交验以及后续服务等。这些质量关键点贯穿了工程建设的全过程，严格控制每个关键点的质量，就可以保证整体工程的质量。

    (3)采用动态管理方法

    智能化工程的建设是动态的，随着工程的不断推进，期间可能会发生国家政策的调整、业主的变更、施工条件的改变、工程人员的调换、新技术、新材料、新设备的采用等，这些因素都会直接或间接的影响工程的质量，所以就要求我们要用发展的眼光来对待工程，采取预控手段，不断调整风险清单内容，不断调整工程中出现的偏差，让工程质量得到保证。

    5 结论

    超高层建筑日益成为城市建设的主体，可以预测在今后一段时间内超高层建筑将大量涌现，智能化工程已经在超高层建筑中不可或缺，良好的设计及施工质量为其后续稳定的运行打下了坚实的基础，同时也提升了超高层建筑的功能。