本项目位于珠海市, 为中山大学珠海校区体育馆, 属于多层民用公共建筑, 由1个3 691座的标准室内运动场、1个600座的多功能厅、1个满足珠海校区师生日常活动的活动中心, 以及以上公共设施配套的设备用房、演出用房、行政用房、停车场等组成。该项目占地面积46 794m³, 总建筑面积25 293m³;建筑主体地上3层, 局部5层, 建筑总高度23.85m, 见图1。

　　 该体育馆无地下室, 首层绝对标高为2.50 m, 而体育馆建筑周边室外地坪绝对标高为7.80m, 室内外高差为5.3m, 首层位于下沉空间, 相当于一般建筑的地下室, 且主要功能房间均设在首层。整个用地范围内总体呈西北高东南低的趋势, 北部地势约为7.85m, 南部最低点约为4.85m。同时根据周边市政条件, 该项目只有北侧市政道路上设置了市政雨水及污水检查井, 市政污水接口井底标高仅为5.63m, 由此导致室外污水管线出现逆坡排水, 并且不能敷设过长, 给整个建筑排水造成较大的困惑。

　　 本建筑外墙及内部隔墙均采用清水混凝土墙, 不做任何外装饰, 直接采用现浇混凝土的自然色作为饰面, 且建筑内部无任何吊顶, 为保证整个建筑的美观效果, 对机电专业管线设计及综合排布提出了较高的要求。

　　 本工程屋面多为斜板结构, 形式同坡屋面, 分上人种植屋面、不上人人造草坪屋面、上人自流平饰面屋面及不上人自流平饰面屋面4种。

　　 整个屋面面积约为10 000m², 主要屋面采用虹吸雨水压力流排水系统, 局部屋面采用重力流排水系统, 考虑到珠海当地气候条件, 屋面排水系统重现期采用50年, 屋面无女儿墙等反边设置, 雨水溢流采用自由散排方式。

　　 体育馆室内运动场上方屋面为钢结构屋面, 受制于钢结构梁的影响, 部分屋面天沟宽度及深度无法满足虹吸雨水设计要求, 经与各专业沟通协调, 在局部宽度及深度不满足要求的天沟内, 在虹吸雨水斗位置处设置500mm (宽) ×500mm (深) 集水坑, 以满足虹吸雨水斗的安装及水力条件。不同高度的屋面均采用独立系统单独排出。

　　 部分屋面压力流雨水排至管道系统后, 经初期弃流装置及沉淀过滤装置后排至室外雨水蓄水池, 蓄水池有效容积为150m³, 雨水处理设备设置在室外地面以下, 雨水经采用全自动高速介质过滤器处理后, 经紫外线杀菌器消毒后用于室外绿化浇灌。

　　 珠海市为沿海城市, 常年受高空低压槽影响, 会出现雷暴、骤雨等强对流天气, 雨水排水不畅导致雨水倒灌至室内, 将会带来严重的财产损失。本工程首层比室外地坪低5m左右, 属下沉空间, 因此设计按下沉广场雨水排水进行设计。

　　 下沉空间雨水量与屋面雨水的计算相似, 但因屋面雨水有溢流措施, 当发生超过设计重现期暴雨时, 雨水可通过溢流来减轻屋面荷载, 而对于下沉式空间, 由于其雨水的排放无法利用自然流出室外, 需要靠提升进行压力流排水。

　　 根据《室外排水设计规范》 (GB 50014-2006, 2014年版) 规定, 下沉广场的重现期取5~50年, 降雨历时主要取决于地面积水时间, 一般取5min, 表1主要列出了不同设计重现期时的暴雨强度和雨水量, 该建筑下沉露天面积约1 620m²。

　　 根据表1可知, 在降雨历时及汇水面积一定时, 雨水设计流量仅与降雨重现期有关, 在1~10年重现期时, 设计雨水量的增速较快;当10~50年重现期时设计雨水量增速较小, 再增加重现期时, 增速已不明显。由于该建筑属于校园的标志性建筑, 且下沉位置是建筑首层的出入口, 并结合实际经济情况, 雨水重现期取50年, 雨水设计流量取116.64L/s。

　　 在建筑二层通向首层楼梯外侧设置一圈截水沟, 拦截外部雨水, 首层沿楼梯底圈设置排水沟收集雨水并排至集水井内, 排水沟尺寸为500 mm (宽) ×500mm (深) 。

　　 首层共设置7个集水井, 每个集水井内设置3台水泵, 分别为流量为15m³/h潜水泵1台, 流量为40m³/h潜水泵2台, 为避免水泵频繁启动, 平时少量积水利用15m³/h小泵进行排水, 达到一定雨水重现期时, 小泵关闭, 2台大泵同时启用。雨水泵的设计流量为155.56L/s, 满足50年重现期雨水设计流量要求。集水井有效容积取不小于最大一台排水泵5 mim出水量设计, 集水井设计尺寸为2 500 (长) ×1 800mm (宽) ×1 500mm (深) , 有效容积为4.5m³。

　　 整个场地雨水经管网收集后, 排至校园雨水暗渠后最终排放到校园内若海湖。

　　 本项目污水主要为各层公共卫生间排水, 室内采用污废合流排水方式, 排水采用伸顶通气, 大型公共卫生间设环形通气管及副通气立管。二层及以上卫生间采用下层排水方式, 首层卫生间采用同层降板方式排水。

　　 如前所述, 受项目周边市政排水条件限制, 若根据卫生间设置位置情况在建筑物室外就近设置污水排出管线, 则会造成室外污水排水管线过长, 无法重力流排入市政污水口, 需在排出管线末端另设污水提升泵站。同时, 根据建筑造型, 首层卫生间均需提升后才能排至室外;且由于该建筑空间关系较为复杂, 一部分首层顶板为斜板, 直通屋面;一部分为架空广场, 导致二层及以上卫生间排水无法全部重力流排至室外。

　　 与室外设置的污水提升泵站相比, 室内一体化污水提升装置具有如下优点:施工周期短;无需专门设置控制室, 无需专人值守;在运行中产生极低的噪音;设计紧凑, 体积小, 占地面积小;安装简单, 易于拆卸移动;进出水口等位置通过专门的密封件密封, 集水箱一体化成型, 防水、防异味泄露。

　　 在本项目中, 受制于市政排水条件及建筑空间关系, 经研究比选, 决定在体育馆首层设置一体化污水提升装置, 排出压力管线经首层梁底敷设排至建筑物北侧室外。由此可以减少室外污水管线埋设长度, 最终重力流排至北侧道路市政污水检查井。

　　 对于首层公共卫生间排水, 采用同层降板600mm的方式, 重力流排至污水提升井, 首层卫生间排水污水提升井降板范围为3.0m (长) ×2.5m (宽) ×2.0m (深) , 并在污水提升井内设置事故排放井, 尺寸为1.0m (长) ×1.0m (宽) ×1.0m (深) 。对于二层及以上公共卫生间排水, 直接在首层设置约9m²污水提升间, 将一体化污水提升装置直接放置在首层地面上, 结构无需降板, 污水提升间内设置尺寸为1.0m (长) ×1.0m (宽) ×1.0m (深) 的事故排放井。该体育馆首层共设置型号为MDV.65.80.40.2的一体污水提升装置7套, 单套设计参数为Q=36m³/h、H=15m、P=2×4.0kW, 集水箱2个, 最大容量为800L。事故排放井内设置2台自带切割粉碎功能的潜水泵, 单台水泵设计参数为Q=15m³/h、H=15m、P=2.2kW, 主要作用为事故时将污水排至室外。

　　 根据该体育馆建筑空间功能的复杂特点, 机电设备管线主要排布在首层顶板梁底, 首层结构层高为5.0m, 梁高为700mm, 局部为900mm, 同时由于消防车道在首层室内空间穿过, 消防车道对净空要求为4m。因此, 如何对给排水、暖通和电气专业的管道、风管和桥架进行协调和定位成为一项艰巨的任务, 对建筑整体美观效果将产生较大影响。

　　 在本项目施工图设计过程中, 利用BIM技术的介入, 将各专业二维图纸转化为与实际工程等比例的三维模型, 通过虚拟漫游查看模型中的碰撞点, 将碰撞问题归为以下几类:通信桥架与排烟管道的碰撞;排烟管道与电力桥架的碰撞;喷淋管道与桥架的碰撞;消火栓系统干管与桥架的碰撞;喷淋管道穿过结构梁;喷淋管道穿过建筑隔墙。针对这些问题, 在三维模型中, 将给排水模型、电气模型和暖通模型置于统一、直观的三维协同设计环境中, 在完成所有管线绘制后, 结合模型创建时发现的碰撞点, 进行第一轮调整。对管线进行初步调整后, 使用“碰撞检查”功能, 自动检查管线、设备的冲突, 并产生冲突报告。当遇到需要进行重大调整的问题时, 先提出预解决方案, 各专业工程师一起进行协调, 对三维模型进行调整, 确定解决方案, 各专业进行确认后, 再对施工图进行修改。

　　 在该体育馆的施工图设计至施工过程中, 通过BIM三维模型形式和强大的信息整合技术, 很好的解决了管线综合设计的难题, 有效的提高了施工质量和投资效益, 并满足了建筑师们对建筑美观效果的有效把控, 见图2、图3。

　　 针对体育馆等复杂公建项目, 首先对于大面积屋面雨水, 采用了虹吸式雨水排水系统, 在有效排除屋面雨水的同时, 还可以减少室内外管线的敷设, 且对雨水有效收集提供了便利;对于该体育馆下沉空间, 合理的选择雨水设计重现期、集水井有效容积及水泵的参数, 对有效防止淹水带来的巨额损失、对项目初期投资及后期运行都有着重要的意义;针对该项目的特殊性, 室内主要卫生间污水排水利用了一体化污水提升装置进行压力流排放, 有效解决了室内卫生间排水无法重力流排出的问题;通过BIM技术的可视化管理, 为管线综合和碰撞检测及施工指导提供了新的途径, 虽然BIM技术在国内还未得到充分发展, 但此技术的全新理念决定其必将在未来得到普及和应用。