超高层建筑的设备层概念：

超高层建筑的设备层是指沿结构高度设置、专门用来布置空调、给排水、电气、电梯机房等设备的楼层。由于建筑高度大、层数多，设备所承受的负荷很大，除了用地下层或屋顶层作为设备层外，还需要在中间层设置设备层，将各设备系统（给排水、空调等）需要按高度进行分区，从而达到有效利用与节约设备管道空间、合理降低设备系统造价的目的。

设备层的具体位置通常结合建筑的使用功能、避难层的位置、结构布置形式、电梯竖向分区、空调 方式、给水方式等因素综合加以考虑。

设备层一般与避难层相结合设置。根据《建筑设计防火规范》(GB50016）第5.5.23条【强制性条文】规定 ：“建筑高度大于100m的公共建筑，应设置避难层（间）。避难层（间）应符合下列规定：

1 第一个避难层（间）的楼地面至灭火救援场地地面的高度不应大于50m，两个避难层（间）之间的高度不宜大于50m；”

避难层可以兼作设备层，但设备管道要集中布置。

设备层还常与结构加强层相结合设置。随着建筑高度的增加，风和地震作用产生的水平荷载逐渐成为结构的控制荷载，结构所受的水平荷载增加，侧向位移也会随之增大。为提高结构的侧向刚度，减少结构变形，需要沿结构高度设置加强层，即在筒体与外框架之间设置刚度较大的水平伸臂构件加强核心筒与框架柱的连系，必要时还要设置刚度较大的周边环带构件、腰桁架和帽桁架，加强外周框架角柱与翼缘柱的连系，加大结构的侧向刚度。加强层桁架尺度较大，所在楼层建筑空间难于利用，往往用来布置设备层。

300米以下的超高层，一般没有加强层，设备层与避难层相结合，每十五层设置一个设备层。300～400 米的超高层一般有二～三个加强层，六～七个避难层，其中二～三个设备层与加强层、避难层三者结合设置，其余的设备层与避难层结合设置；400米以上的超高层，加强层一般有四～八个，加强层高度往往是占据二个楼层高度，这时的设备层与避难层、加强层三者结合设置。

设备布置时，一般将产生振动、发热量大的重型设备，如制冷机、锅炉等放在地下室；将竖向负荷分区用的设备如中间水箱、水泵、空调器、热交换器等放在中间层；将利用重力差的设备，或体积大、散热量大、需要对外换气的设备（如屋顶水箱、冷却塔、锅炉、送风机等）放在裙房或建筑的最顶层。

结合上文，超高层中间设备层通常与避难层、结构加强层相结合布置，因此本指南将根据其不同结合形式对中间设备层的机电施工进行论述。

超高层建筑中间设备层机电安装的施工特点：

中间设备层的设备安装与常规机电设备安装的显著区别就是多专业设备共用同一空间，集中程度高，设备之间的空间深化设计难度大。以下为中间设备层主要涵盖的机电设备：

由于转换层机电设备的集中程度高，造成机电施工各类管线的排布错综复杂，一方面机电管线首先要考虑与结构桁架、支架之间的交叉碰撞，另一方面还要考虑与各专业设备之间的连接等专业系统自身的空间布局。

同时，机电的设备转换层通常与避难层相结合，因此，机电施工还要考虑消防系统空间布局的特殊性，例如疏散照明，疏散指示、防火封堵等。

设备层的空间布置：

中间层设备层的设置意义：

超高层设备层的布置从合理利用建筑空间、满足设备布置要求考虑，一般分为地下设备层、中间层设备层、顶层设备层。郭鹏学暖通而中间层设备层的设置主要为了有效利用和节约设备管道空间、合理降低设备系统造价，以使空调、给水等设备的布置达到经济、合理。其中最早明确设置中间设备层的高层建筑，是1950年竣工的20层的纽约联合国大厦。

中间层设备层的布置情况：

超高层中间层设备层通常与结构加强层、避难层相结合，其设置形式通常分为两种，即设备层与避难层结合的“二合一”形式或者设备层、避难层、结构加强层结合的“三合一”形式。

深圳平安金融中心项目中间设备层布置图

以深圳平安金融中心为例（如上图所示），中间层设备层的设置基本通避难层相结合，根据《高层民用建筑设计防火规范》中对避难层设置间距的要求，因此中间层设备层的布置间距通常约15层。同时根据加强层竖向布置情况，会进行略微调整。

一、“二合一”形式

设备层与避难层结合时，结合层一般不超过两层。基本可以分为单层结合和多层结合两种形式，但避难层通常不单独分层。

深圳平安金融中心项目35层（35层与36层为同层，设备主要布置在35层）为单层结合形式，其避难层与设备层同层布置，以下为其布局图：

“二合一”形式单层结合布局图

深圳平安金融中心项目的49-50层为多层结合的形式，其组合形式仅在49层单层结合的基础上增加独立的 50层作为设备层。

“二合一”形式双层结合布局图

二、“三合一”形式

“三合一”形式，虽然仅在“二合一”结合形式中融合了结构加强层内容，即在原有梁柱结构的基础上补充加强结构整体稳定性的桁架系统。以下为深圳平安中心架构加强层结构模型。

“三合一”形式结构布置示意图

如上图所示，伸臂桁架的布置形式，将对设备层及避难层的设备搬运及深化设计产生一定影响。

重难点解析：

一、空间管理

首先，机电设备层各类设备的空间合理排布是最大难点，要根据专业与专业之间的联系，以及设备与设备之间的功能联系来考虑平面定位，例如不同专业的水箱、稳压装置可相对集中布置，但又要考虑设备的几何尺寸与检修空间的要求，造成空间的管理设计难度较大。

其次，机房的安装施工其难点不在于如何把设备运输就位，不在于把设备、管道、阀门连接成一个系统，而是在于投入运行后，不存在因为管道安装工艺的问题对设备带来的不安全隐患，不存在因为照 图施工带来的运行维护和操作不方便的状况，更不应存在任何不安全的因素，而要达到整个机房管道设备层次清晰，支架体系安全合理，运行检修方便，甚至要达到每个螺栓的长度相等，成排阀门水平、垂直位置相同等等的细节。因此对于设备机房，需通过二次深化设计，规划整体共用支架、保证原功能不改变前提下，合理布置各类阀门、桥架、线缆管线的位置。

二、降噪减震

由于建筑技术的发展，建筑高层屡屡刷新纪录，属于配套的机电设备也不可避免地安装在更高的位置，这也凸显在中间层设备层中，因此如何对机电设备采用合理的安装方式以降低噪音和震动，利用隔声材料减弱噪声，创造舒适的室内环境就尤为重要。

噪音控制和减震施工，是每个中间层设备层都存在的问题，噪音和减震控制的好坏直接影响到系统设备管线的运行安全和使用寿命，而对于噪音的产生和传递，它涉及设备选型、土建吸声、设备管道减震、风管消音等多个方面，稍有不慎就可能造成超标。

通过系统的施工，科学的施工，最大限度控制系统的噪音控制和减震处理也将是超高层转换层机电系统安装的重点。

因此针对转换层对于生产和辅助区域的各类管线设备，在设计院图纸的基础上，全面的考虑和设置各类型的管道、设备减震措施，确保管线设备的运行安全。

技术把控重点：

深化设计：

机电安装深化设计旨在满足建筑功能需求的前提下，在设计院图纸的基础上，完成空间管理及设计优化，切实指导现场施工，为施工创造更为便利的图纸条件。超高层中间设备层的深化设计是机电安装施工全生命周期的重中之重，从源头减少施工问题的出现。

因此，尤其在“三合一”中间设备层的深化设计工作中，应准确梳理三者之间关系，保证空间内深化内容完整性，确定其深化设计原则，将是保证深化设计质量的重要前提，在此基础上针对各自专业特性完成深化设计工作，才能切实指导现场施工，提升施工质量。

一、空间关系

依据设计基本原则，并充分考虑施工经济因素，应以保证结构主体稳定性为根本原则，在此基础上，根据消防避难相关规范，确定管线布置原则，最终在不影响其两者质量的前提下，对非避难空间的管线进行空间布局，最终完成机电管线深化设计工作。以下为转换层深化设计考虑因素的优先级：

中间设备层深化设计考虑因素的优先级

二、加强层对设备层、避难层的影响

由于加强层结构功能需求，通常设置桁架以保证超高层整体稳定性。以下为深圳平安金融中心项目25-26层桁架布置剖面图：

深圳平安金融中心立面图

深圳平安金融中心25层平面图

如上图所示，其结构空间布置将直接影响机电安装深化设计空间布局，因此在深化设计伊始即需考虑钢结构空间布置情况。并在结构施工结束后对现场实体进行实测实量，根据实测实量的结果对机电深化设计图纸进行复核，以保证机电深化设计空间管理工作的质量。这将对后续的设备搬运及机电管线施工等现场工序产生重要影响。

1.对深化设计流程的影响及应对措施三合一形式与常规深化设计不同，介于其桁架系统的存在，为保证机电施工图纸的准确性，除在施工准备阶段的深化设计工作中充分考虑其结构位置，还应在结构主体施工完成后，通过对现场复核完善 深化设计图纸。以下为“三合一”形式的深化设计工作流程。

“三合一”形式深化设计流程图

2.对设备搬运路径的影响及应对措施

除深化设计外，结构桁架系统在设备运输路径规划工作中的影响也不可忽视。作为与加强层结合的设备层，设备水平运输需充分考虑结构桁架对运输路径的影响，因此在路径规划时应考虑包含但不限于以下方面：穿越斜拉钢结构时，结构间距需满足设备穿过的净空要求。受结构影响，搬运路径相对单一时，设备空间布置情况需能满足后进场设备就位的空间要求。大型设备尺寸过大时，垂直运输吊装点位应适应已规划的水平路径。

三、避难层对机电深化设计的影响

结合以往项目经验，中间层设备层与避难层的空间分化相对模糊，因此无论是从前期深化还是后期施工都不应进行独立讨论，其中两者通常以同层布置为主，同层布置时，深化设计时既要满足消防避难相关规范，同时也要考虑机电安装内容空间规划的合理性。

综上，只有在充分考虑各项影响因素的前提下，才能在保证消防验收通过的前提下保证机电施工质量。以下以深圳平安金融中心项目25层设备层与避难层同层布置为例进行分析。

1.规范的影响

首先应符合《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)中对避难层设置的要求，即6.1.13.4 条—“避难层可兼作设备层；但设备管道宜集中布置”。因此在管道布置时，应尽量考虑集中布置，同时应满足规范中对管线间距的要求，在保证后期运维检修方便的前提下，对管线安装的美观度进行优化调整。

2.避难层对管线接驳点位的影响

根据消防避难相关规范，以及不同项目的特殊要求，通常对避难间内部的管线提出净空要求，即不低于设计要求标高，以深圳平安项目为例，如下图所示，其避难间内部管线底标高不得低于2.3米（红线标高）。

深圳平安金融中心25层机电布置限高示意图

这既对避难间内部深化设计空间垂直排布提出了要求，也从侧面限制了管线的出避难间排布位置。因此在深化设计时应重点考虑由避难间内向外进行管线定位。

3.避难装置（防火门等）的影响

超高层避难层中避难装置的设置通常会对机电管线的路径规划产生影响，这里的避难装置主要包含防火门等建筑构件，防火门的设置通常会对管线布置产生影响，以卷帘门及提升门为例，须在深化设计期间，充分考虑其执行（开启关闭、安装等）空间。避免后期由于防火门安装或运维空间不足调整管线路由导致的拆改。

4.人行路线的影响

根据《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)中对避难层设置的要求，“6.1.13.2 通向避难层的防烟楼梯应在避难层分隔、同层错位或上下层断开，但人员均必须经避难层方能上下。”因此，楼梯井道的出入口通常与非避难层设置不同。

综上，机电深化设计时，应注意其楼梯井道出入口位置，避免管道、阀组、配电柜等机电设备或管线阻碍人员通行，导致不必要的拆改。

四、综合支吊架的布置

超高层由于其结构特性，空间布局相对紧张。上文中提到，规范中建议超高层避难层与设备层同层布置时机电管线应尽量集中布置，同理，服务于机电管线的支撑体系（支吊架系统）也需要集中布置。根据以往项目实施经验，综合支吊架的设置既可从质量美观的角度提升项目履约品质，也可以从施工经济的角度实现降本增效，因此建议在转换层机电深化设计时考虑设置综合支吊架。

1.空间规划

作为多类管线的支撑，综合支吊架通常需要满足各专业管线的不同需求，管线支吊架间距无法同时满足时，应优先布置间距较大的管线，对支吊架间距要求较小的管道，应通过改变综合支吊架结构形式来节约成本。除此之外，综合支吊架的空间布置应考虑但不限于以下因素对其定位的约束：

应满足各专业规范中对支吊架布置间距的规定；应满足部分专业规范中对管线固定支吊架设置距离的规定；应预留消防应急系统要求的抗震支吊架的安装空间；应预留管线附件及防腐保温的安装空间；

2.应力校核

综合支吊架支撑管线布置密集且体量大，因此在设计时应从质量安全角度进行充分校核，避免后续运维期间，支吊架超载导致的安全质量事故，轻者需要在运维期间对支吊架进行二次补强，重者管线断裂造成系统瘫痪，严重时可能会导致重大工程事故等不可挽回的损失。支吊架应力校核时应考虑但不限于以下内容：

结构自身连接节点的强度，例如：焊缝强度、锚固强度等；支吊架横担的强度；支吊架立柱的强度；与主体土建结构连接节点的强度。

管线运维的实际重量，以管道为例，应考虑其满介质总重。

降噪减震技术：

一、概述

超高层中间层机电安装工程中，为了保证中间层设备运行对噪声的要求及降低设备振动的影响，应对整个机电系统的噪声及振动控制做出详细分析，并依照噪声及振动控制原理提出相应解决方案，将噪声对日常工作所产生的影响减至最低。

二、噪声产生的原因

噪声传播分为空气声传播和固体声传播两种。空气声传播的载体是空气，隔绝空气声的能力主要取决于墙或隔断的隔声量，遵循质量定律，面密度越大，隔声效果越好。固体声传播主要是振动物体直接撞击楼板、墙等结构物，使之产生振动，并沿结构将噪声传入室内的一种传播方式。噪声分为空气动力性噪声和机械性噪声两大类。超高层项目设备机房中通常存在风机、空调机组、水泵等机械设备，设备运行所发出的噪声同时包含了上述两种形式，且噪声的声强较高。

三、主要噪声产生的部位、原因及传播途径

噪声产生的部位、原因及传播途径

四、噪声控制措施

噪声产生的部位、原因及传播途径表见上表。

噪声控制的目的就是把产生噪声的声源与外部环境隔绝或降低噪声的强度，从而得到一个宁静的工作和生活环境。

噪声控制的优先顺序依次为吸声、消声、减振。

吸声措施：

噪声对人体危害极大，在噪声强度高或声学要求严格的房间采用多孔性吸声材料吸声也是控制噪声非常有效的技术措施，该部分工作主要由专业分包商完成。部分设备机房采用了吸声处理，吸声材料强度低，容易损坏，吸声材料受潮则会降低吸声效果。机电安装过程中，对吸声材料的保护也是噪声控制的重点之一。

消声措施 考虑到噪声的主要传播途径为风管传播，故仅对风管的消声进行分析。

1.风管消声的控制手段：为防止设备噪声、气流噪声的延伸通过风管传播，通常采用在风系统及通风设备进、出口安装消声器进行消声。同时在风管安装时尽量保持管道平直、管径均匀变化，尽量避免管道的突扩、突缩。

消声器的分类

2.消声器的选择原则：

按照风机的噪声及频谱特性和室内的噪声允许标准确定所需的消声量，应使所选的消声器的消声性能与需要的消声量相适应。暖通南社

消声器选择时应使所选消声器的压力损失与管道系统所需的压力损失相适应。

消声器的气流再生噪声应与声源及消声性能相适应。

消声器的实际外型尺寸应与实际可供安装的位置相适应。

3.消声器的计算、选型步骤：

根据选用风机的特性曲线计算风机的声功率级。根据已确定的系统管路形式，计算各部件的气流噪声声功率级。

计算管路各部件的噪声自然衰减值。从风机的声源声功率级开始，逐渐减去各部件噪声自然衰减值并叠加各部件的气流再生噪声，最后计算得到房间内剩余噪声的声压级。根据确定的室内噪声允许标准及计算得到的室内剩余噪声的声压级确定所需的消声量。

消声器安装示例表

（三）振动控制

1.振源分析

振源分析表

2.振动控制手段

根据以往超高层项目经验，通过对振动传播途径的分析，宜考虑所有减振的设置采用积极隔振手段，以消除各种设备及管路的振动传播。

振动控制手段

3.减振设备选型注意事项

通过对上表减振控制手段的分析，可知超高层中间设备层主要使用的减振设备包括减振弹簧、橡胶减振垫、软接头三种形式。

4.减振设备选型通则

所有减振设备选型必须是在整个减振体系进行详细技术分析后方可确定参数；

减振设备的供应商需要提供详细的设备参数及设备检测报告；超高层中设备类型众多，所选择的减振设备形式需要适合设备的减振要求。

5.减振设备选型的主要技术考虑因素

振动设备重量及产生的扰力；结构要求的振动传递比、振动位移及振动加速度；隔振体系的固有频率、质心位置及刚度；

减振设备材质、类型、刚度、最大变形量、允许荷载、固有频率、自振频率、阻尼比、承载压力范围。

6.减振设备安装注意事项

(1).减振弹簧

减振弹簧安装必须保证弹簧垂直受力，当设备水平扰力过大时，须考虑设置水平限位，避免弹簧发生扭曲，降低减振弹簧减振效率及使用寿命。

减振弹簧安装位置必须适合隔振体系的重心，避免体系偏心，产生附加振动。带有限位装置的减振弹簧需先进行预压，设备安装完成后将限位装置释放。

(2).软接头

考虑软接头不能承受横向应力及扭曲应力，软接头安装必须平直。软接头限位装置在系统安装完成后进行调整，保证发挥减振效率。

(3).橡胶减振垫

安装时需要考虑温度的影响，不可使橡胶减振垫超过使用温度。橡胶减振垫串联使用时，中间必须加装钢板隔开，不应超过三层。考虑到橡胶减振垫具有较大摩擦力，橡胶减振垫与基础间不用设置固定。橡胶减振垫凹纹内必须清洁无杂物，避免影响减振效果。

7.振动控制示例

空调机组减振示意图

本文来源于互联网，作者：中建一局。本文涉及的部分规范已过期，请注意修正。