SPM空间管理在建筑电气设计施工中的应用

1、SPM空间管理在建筑电气设计施工中的应用美施威尔上海有限公司何健2010年8月14日SPM空间管理在建筑电气设计施工中的应用SPM (Space Management)是指具有复杂工艺的、较多专业系统共同支持的大型工业厂房的三维空间管理系统（简称空间管理或空间协调）。 一般在国内的建筑设计单位中还没有独立的部门负责分工三维空间管理工作，而石油管道设计院及化工设计院则比较重视各类管道在空间布局走向的设计和研究，同时也有相应的专业三维软件支持其工作，但是总体上说这类管道同属于一个比较大的系统，所以不具备复杂性，专业交叉的情况不是特别突出。而在类似于大型的半导体芯片厂房、医药厂房等有洁净等级较高的洁

2、净室，与之相关配套的复杂工艺的支持厂房和动力厂房的设计和施工时就应当采用空间管理的方法。在以往相关的工程设计、施工过程中，很多工程技术人员都认为图纸上不容易解决的问题，现场总可以解决，这种在施工过程中去解决空间冲突问题的观念由来已久，而由于空间问题引发的各施工分包的相互扯皮，怠工和甚至大面积返工现象极其普遍，造成的损失显而易见，其实经过国外专业调研机构分析，大型复杂工艺厂房的建设工程中最大的损失居然就是因为没有合理的空间管理造成的各种返工和各类设计变更，使得工程设计成本和施工成本大大增加。由于SPM 是涉及专业较多，故本文仅从涉及电气设计和施工部分的应用进行一般性的空间管理方面的分析。一、 S

3、PM空间管理的一般组织结构和工作流程空间管理作为厂房设计的专业协调部门，担负着从厂房初期规划设计直至竣工验收协调管理工作，完全从物理空间的角度出发，综合考虑各系统的运输、安装、施工、操作空间和时间的顺序，使得整个工程的进度更加流畅。工从事空间管理的应当熟悉各个专业系统的设计、安装、施工及生产工艺流程。在厂房的总体规划和布置、建筑结构设计阶段，根据业主要求的生产能力和初步规划由各系统各专业提出各自相应的需求条件，由空间管理部门进行汇总，并会同各专业负责人进行总体协调。一般空间管理部门分别由熟悉各自专业的人员组成空间管理小组，分别对针对各专业协调，根据我们在大连英特尔FAB68芯片厂方项目的实际应

4、用的组织结构如下图SPM空间管理负责人òòòòòòòò电气专业SPM暖通专业SPM建筑专业SPM结构专业SPM化学品专业SPM气体专业SPM消防专业SPM水处理专业SPMôôôôôôôô电气部门暖通部门建筑部门结构部门化学品部门气体部门消防部门水处理部门SPM空间管理负责人总体负责所有专业整合的检查和审核工作，各专业SPM负责会同各设计部门的联络并与平行各专业SPM进行协调。二、 SPM 空间管理在电气初步设计阶段的应用在电气初步设计阶

5、段，空间管理的尚未涉及深度设计。主要是协同电气设计部门根据用电量需求，合理的布置高压电气间和各低压电气室内的设备布置的空间位置需求，和电缆井道的位置及电缆的走向。根据以往的经验，一般此类厂房是新技术新工艺的集中应用场所，一直到施工图阶段后还会有新增的设备出现，所以用电负荷需求会一直在增加，所以此时的设备布置在业主要求的冗余度前提下还要有足够的余量，所选用的设备应考虑可选择范围内最大尺寸的，并力争从建筑部门协调争取更大的使用面积、空间。此时应注意做好如下几个方面的准备工作：1：变压器室和电气室的开门尺寸和通道的净高净宽应配合设备的进场搬运要求。（需要电气专业与建筑专业空间协调）2：电气室电缆井、

6、楼板开孔、墙孔的位置布置和相对电气柜的距离要求。（需要由电气专业与建筑和结构专业协调）3：收集相关各规格桥架的外形尺寸和最大承载能力。4：与其它系统有关联的信息的收集，比如途径或附近的工艺管道、设备的净空间要求，附近的最大设备的运输路径等等。（在大连英特尔FAB68芯片厂方项目中就曾发生过，由于国外的气体设备供应商没有及时将调整过的设备外形尺寸信息提交，进行专业交叉空间协调，造成了一台大型气体设备进入走廊时，被电缆桥架的过长的支架挡住了去路。只能拆除桥架支架，搭设零时支架，并重新设计新支架。）此阶段的电缆桥架应该个根据初步的电缆走向和电缆数量安排，故可以根据电气设计部门提供的电缆走向平面图与其

7、他专业的管道平面图进行协调。需要注意的是，一般生产厂房会独立于生产厂房，来源于动力厂房的各种管道会集中在厂房的公用管道走廊区域引出，一般此区域是囊括了所有的系统管道的主管，（一般有空调用冷热水管、工艺用超纯水管、工艺废水管、工艺用气体管道、高低压电气桥架、各类低压控制桥架）所以空间协调极为复杂。此时应根据电气设计部门提供的线路敷设方式数据，按并按照设计手册和规范的要求合理布置电缆或桥架的位置走向。电气线路与其它用途管道间的最小距离(mm)线路煤气管乙炔管蒸汽管暖热水管通风管上下水管压缩空气管位置方式平行交叉平行交叉平行交叉平行交叉平行交叉平行交叉平行交叉导线穿金属管10010010010010

8、00(500)300300(200)100-电缆明敷50030010005001000(500)300500100200100200100200100裸母线1000300200050010005001000500100050010005001000500配电设备1500-3000-500-100-100-100-100-电缆桥架与各种管道的最小净距管道类别平行净距（mm）交叉净距（mm）一般工艺管道400300腐蚀性液体或气体管道500500热力管道无保温层10001000有保温层500500由于此阶段的各类系统的管道的数量和管径已经初步确定，所以根据各系统的数据绘制剖面图进行分析是此时空间管

9、理最主要的工作。经管在词阶段的数据信息是粗略的，有很大程度的估算，但是现阶段的工作为下一阶段施工图设计打下扎实的基础。根据以往的经验，由各专业SPM人员根据相应数据建立各自系统的剖面图，并提供所有空间管理系统人员做参照文件是十分必要的做法。信息透明和迅速到位是非常重要的，因为此时的各个系统的在局部的重大修改是很正常的现像，只有保持畅通的信息平台，各专业的人员才能更高效的协调运作。三、 SPM 空间管理在电气设计阶段的应用此阶段各部门已经开始详细设计工作了，作为电气专业空间管理，应当配合电气专业设计部门，进行各类电气设备、基础、支架、桥架、照明、空洞的准确定位工作。此项工作是繁杂的。根据以往的大

10、型项目的工作经验，例如在大连英特尔FAB68芯片厂方项目，CAD三维软件的介入是非常有效的。可以举例说明，我们在国内投资最大的某半导体芯片厂方的设计过程中，包括建筑、结构、电气、暖通、化学、消防、水处理等各个系统专业全程使用了三维实体建模辅助设计技术。电气部分的所有电气设备，大到变压器、发电机，小到灯具、开关，全部由CAD 生成三维块，在计算机中精确定位。同样以大连英特尔FAB68芯片厂方项目电缆和桥架设计为例，首先我们根据电缆的走向，初步绘制桥架（宽度可以按最大值布置）的路径，此时的其它专业的模型也在生成，在三维的模型浏览软件Naviswork中立即可以看到所绘制的路径是否有其它系统的管道经

11、过，经相互协调，确定相互的位置关系。大部分的桥架绘制完成后，在空间绘制连接供电与用电设备间的电缆的路径，然后的电缆长度则可以生成，并以此为依据选择符合压降要求的电缆外径。再由同路径的电缆外径计算出所需要的电缆桥架的尺寸，根据计算好的尺寸更新桥架模型。由于模型过程中是动态的，电气部分的桥架线管可能会与其它系统的管道发生冲突，在不能解决的情况下可以交由空间管理负责人与各专业负责人进行协商，此时，三维模型已经生成，在三维浏览软件中非常直观，可以从任意角度去检查、分析和判断，比以往个系统专业人员拿各自的平面图纸进行交流要容易很多。CAD三维模型不仅供空间协调使用，同时它可以生成电气设备平面图，电缆桥架

12、平面图、母线槽平面图、照明插座平面图和电气室及设备立面图等。四、 SPM 空间管理在电气工程施工阶段的应用进入电气工程施工阶段时，空间管理需要与现场工程师进行协调，施工图是施工的依据，但是在施工前，由空间管理人员在三维模型中对施工方进行空间交底是全新的要求，在以往的施工过程中，施工人员拿到手的施工图往往是本专业的图纸，不可能涵盖所有其它系统的内容，而在空间管理的三维模型空间交底则可以告知施工人员：施工的范围和内容，同时还告此范围内将会有哪些专业的管道将在下步工序安装，其安装的走向和位置。这样就可以让电气施工方能够全方位的了解现场的状态和将来的状态，并做好必要的保护和防护工作，防止已经安装的设备

13、、电缆、桥架受到损害。电气工程施工阶段的设计变更也是不可避免的。新增的设备的安装就位位置，设备搬运的路径和过程，全部可以在空间管理中模拟，确保万无一失。新增电缆的走向等问题也比较容易解决。设计变更中涉及修改的部分同样如此，在现场测量勘查困难的情况下，空间管理的图纸和模型可以准确的给出相应的数据。并可根据数据进行设计变更修改。五、 SPM 空间管理的优势和注意事项SPM空间管理在电气设计施工的应用中作用很大，在已经实施的项目中可以看到有如下优点：1：设计时就可以发现空间问题，可以在施工前解决。2：减少电缆长度、外径和桥架计算的工作量。3：减少照明照度计算的工作量。4：增加施工过程中对图纸理解程度。5：减少和其它专业发生冲突的可能性。6：增强各专业间沟通理