室内水电设计范文
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第1篇
【论文摘要】室内设计发展至今，早已突破了原有学科本位思想的束缚，把生态设计引入室内设计，扩展室内设计的内涵，将把室内设计推向更高的层次和境界。随着计算机图形学的飞速发展，虚拟现实成为当前国内外的一个研究热点。本文围绕面向对象的新型三维实体造型设计系统中的问题进行研究和探讨，旨在为建立环保、廉价的经济实用住房。
一、引言
当今社会随着人民生活水平的提高，购房后一次装修和旧房子再次装修非常频繁。现在装修房屋，尤其是在二手房重新装修中装修师傅往往面临着因为没有水电装修布线图纸，对原来的水管布置，电路走线不清楚的问题，导致装修时经常出现水管或电线损伤，给装修带来不必要的麻烦。所以为施工单位提供准确可靠的水电装修布线信息，已成为一个迫切需要解决的问题。
二、新型室内设计系统研究的背景、目的和意义
国内也有一些公司致力于水电布线管理或施工软件的开发，但大多数系统是2D或者2.5D的[1]。墙壁的水电布线纵横交错，用平面来表示并不充分，无法体现房屋布线后的三维整体状态，没有直观的效果。目前国内市场施工常用的布线设计以平面布线图处理为主，接近工程设计人员的实际，有很好的应用价值，但是开发者不是从房屋用户角度出发的，房屋用户对图纸理解困难，安装起来比较麻烦，而且不是三维的，无法给人一个房屋三维布线的立体感受，而且安装工程中经常出现二维设计不直观、设计图纸不协调、施工图设计阶段图纸综合会审困难等问题。采用虚拟现实技术（Virtual Reality），Delphi面向对象编程技术，将隐藏的水电布线清晰、直观地从三维角度呈现在用户面前，并将装修时的水电布线图纸保留下来，每次装修的时候可以打开、编辑、存储。具备这样功能的软件，不仅适合装修公司使用，还适合施工人员和屋主来使用，为他们提供很大的方便， 有着极大的市场潜力。
施工人员在装修初期，建立房屋三维模型，选取具体施工的各个墙面，把水电安装图纸输入电脑，并保存在数据库中。再次装修时，相关人员可以从数据库中调出图纸，以房屋三维的状态显示，做到水管的布置及电路的走线一目了然，然后根据本次装修的具体情况，调出所需墙面，修改和编辑相对应的原施工图纸，并再次保存到数据库中。这样不仅能帮助施工人员合理的安排好水管和电路的走向，还可以为再装修留下可供参考的依据，再次装修时房屋的水电分布心中有数。
三、房屋装修水电布线的模型化与可视化
房屋是装修时水电布线的几何对象，同时也是建筑物的基础。由房屋模型的数据结构可以知道，对于复杂的房屋，其实也是由许多简单的部分组成的，每一部分都占据一定大小的空间范围，而且房屋的每一个面都可能具有不同的颜色或纹理的属性特征。其次，在大多数情况下，房屋模型是一个个的单体状态存在的，例如一间房间是由几个墙面和一个屋顶组成。因此，简化房屋模型在三维绘制时可以减少几何数据的容量提高三维显示速度。房屋模型场景树结构的建立根据三维目标模型的数据结构，可以分解为屋顶、墙面以及各个面的纹理数据。
房屋的可视化主要由房屋侧面的可视化和复杂的房屋顶面的可视化构成。房屋侧面主要是由一个个四边形构成，可以用三角形组成的面片来表达。而对于房屋的顶面，一般是个复杂的多边形结构，同时考虑到三角形是最基本的图形，适合图形的显示，所以对房屋屋顶的多边形分割为三角形进行可视化，对于复杂房屋屋顶需要设计算法实现[2]。
对于建筑物和构筑物几何对象的模型建立的方法，国内外对此有广泛的研究，主要的研究重点是建筑物模型的自动或半自动的三维重建[3]，研究的主要内容是建筑物屋顶模型的自动提取与三维重建。这些研究主要重点都是集中在单个房屋模型的立体重建，对于三维模型的编辑与交互操作方面的研究存在一定的欠缺，如:模型的形状改变、分析功能的开发等。
房屋表面几何对象经过模型化后，以数字的形式存储在计算机中，只有将其模型进行可视化，才能看到虚拟的房屋。必须采用计算机图形学的知识，通过一定的算法，将房屋各模型通过计算机显示出来，同时，通过有效的数据处理、LOD算法、多分辨率的图像处理和逼真的纹理贴图，来优化房屋三维模型系统[4]。
四、室内水电装修布线的综合布线系统
水电改造属于装修的隐蔽工程，也是装修的前奏工程。因此，在装修过程一定要考虑周全。具体在施工过程中也需严格把好质量关，以免留下遗憾。水电安装的综合布线系统是指将水线、电器等设备进行集中控制的电子系统。电路布线中，布线时线管尽量一根使用不要接头，除特殊需要才截断（比如长度小于2.8米），有底盒之间也是需要截断的。另外从使用安全上讲布线时线管内是一条线到底的，中间不能有接头，一般照明和一般插座2.5m㎡就够了，厨房电器和空调插座必须4mm2 （以上均为强电）。水路布线改造完后必须打压测试，通过打压测试后方可封槽进行下一工序。具体到水电布线三维模型图上，首先考虑水电布线图映射模型：
将水电布线图映射到房屋三维模型上，用的是贴图的方法。在房屋几何对象模型表面逐个面进行水电线路绘制时，在二维编辑器上先做好图像，然后进行贴图，不仅可以节省绘制时间，同时可以增加模型的逼真性和现实性。贴图是一个平面区域与指定的颜色或图像区域之间的映射ξ:CR。因此，平面区域上每一个点都有自己的颜色值。由于贴图只是离散的图像表示，它只是记录了一个颜色矩阵。因而为了取得正确的结果，必须建立颜色空间与几何对象模型空间的正确的映射关系。
一般情况下通过仿射变换的方法建立二维的纹理数据（像素空间）与三维的物体空间（三维物方坐标系）之间的映射关系。对于三角形或四边形只需要指定三个点之间的（（u）v），即可根据上述公式进行求解，从而得出矩阵中的各个系数的数值大小。
对于属性数据的管理，在数字表面房屋三维模型中，可以把属性数据分为贴图数据和几何模型的语意描述数据两大类型。对于前一类数据使用属性数据库进行管理，至于属性数据的查询与更新通过对象的标识码进行关联。因为几何模型中面片的属性中保存了贴图的名称，因此在三维显示时，能够保证正确的贴图映射结果。在三维虚拟现实系统中，贴图是其最为成功的技术之一，其是通过将图像粘贴于几何表面来增强图形的真实感，既能增加绘制真实感又不影响几何图形本身的几何复杂度。
五、三维模型在实体设计中的理论意义和环保效应
房屋模型是三维的，而各个面上水电布线则在二维平面上进行，并将水电布线图粘贴到房屋三维模型对应的面上，所以，系统必须解决人机交互和墙面拾取的问题。
但是房屋室内水电布线三维可视化的理论和应用的研究目前还处于研究与探索阶段，一些实际的问题还需要解决，将三维建模和图形图像处理较好地结合在一起，使水电布线在三维表现上得到较好的体现，而且对于单面墙的布线也能很好地调用、编辑、修改与存储，解决了三维建模和二维图片在三维物体上拾取、贴图、存储的问题。
另外，作为环境的创造者的室内设计师，应在具体设计中充分体现环保，水电布线应充分考虑环保节能，其实是一个有机联系的整体：光、色、水让人们能综合地感受室内环境，光照下界面和家具等是色彩和造型的依托“载体”，灯具、水管陈设又必须和空间尺度、界面风格相协调。
总之，水电布线是房屋使用的物质基础之一，是“数字房屋”的重要组成部分，对其三维模型的可视化和空间分析的室内装修水电设计研究具有十分重要的现实意义。
参考文献
[1]严勇《地下管线的三维可视化研究》，武汉大学硕士学位论文，2003。
[2]李志林，朱庆著《数字高程模型》，武汉大学出版社，2001.7。
第2篇
关键词：室内；给排水设计；管道铺设；渗漏
引言
目前我国正处于经济快速发展的阶段，各地兴起的建筑工程陆续交付使用，在建筑投入使用后经常出现一些质量问题，其中发生在给排水管道方面的问题颇多，究其原因大多与给排水设计有关，因此良好的室内给排水设计不仅是人们生活的基本需要，也是建筑质量安全的保障，为此本文从设计角度对室内给排水方面进行了研究，具体研究结果分析如下。
一、室内给排水管道铺设要点分析
1.室内给排水立管的铺设
传统的室内给排水立管通常设计在室内墙角或者外墙阴角，在室内墙角的给排水立管容易影响室内的整体美观，所以用户通常会对其进行装饰，将给排水立管隐藏；在外墙阴角的给排水立管容易受到环境的风化，影响管道的质量。针对传统设计的问题，现代室内给排水立管铺设在管道井中，虽然占用了一定的空间，并且施工和维修难度有所增加，但是提高了整体室内的环境质量，降低了水流噪声，提高了管道的使用质量[1]。
2.室内给水支管铺设
目前的室内给水支管通常选用塑料管道，这种管道的性价比高，安装和使用方便，不过这种管道有热稳定性差的缺点，因此给水管道应该采取埋墙暗设的设计，在施工过程中将地面和墙面上挖好管槽，将给水支管铺设于管槽中，并且对管槽做一定的防水设计，最后对墙面和地面进行抹灰。在设计完成后要注意对管道的走向记录清楚，以便日后维护和维修使用。
3.室内排水支管铺设
室内排水支管主要集中于厨房和卫生间。在厨房中排水支管的铺设可以采取楼板面上接入排水立管的设计，地漏可以选择侧墙式设计或者直接取消，将洗菜池的S弯道设计在楼板地面上，从而使排水支管不会占用厨房的下层空间。卫生间可以选择下沉式设计，将整个地面下沉30cm，从而将排水支管铺设在下沉的地面中，并且做好相关的防渗工作，避免在长期的使用中发生渗漏问题。
二、室内给水设计要点分析
1.增加给水管道控制阀门
室内用户在长期用水过程中，难免发生漏水问题，或者需要进行给水管道的更改，如果用户内没有控制阀门，则需要关建筑给水的总阀门，对其他用户的正常用水造成影响。因此为了便于日后使用的维护工作，要在给水管道上增加控制阀门，尤其是卫生间和厨房用水量较大的管道上，以便在维修时可以及时关闭阀门，避免大量漏水造成用户的损失，同时也不会影响到其他用户的用水需要。
2.给水管道的降噪措施
现代住宅中一厨两卫的设计非常多，而且厨房和卫生间之间的给水管线较长，由于两方面原因会导致给水管道的发出一定的噪音，一方面是管线较细，仍然为DN20管线，另一方面是管道压力较大，尤其是低层建筑的水压较大，使急速的水流在经过管道时容易引起颤动。所以对于给水管道的降噪设计方面，一方面可以选择较粗的DN25管线，另一方面可以在低层用户入户时设置减压装置。
三、室内排水设计要点分析
1.排水管道的降噪设计
传统的室内排水管道选择镀锌钢管，这种管道的耐腐蚀性能较差，使用若干年后容易发生漏水问题。针对这一问题，目前室内排水管道普遍采用了塑料管道，塑料管道具有耐腐蚀性强、质量轻、耐压和施工方便等特点，不过一般UPVC材质的排水管道容易引起噪声问题，如果排水管道的设计与卧室的距离不远，则在环境安静的夜晚，用户可以明显感觉到排水管道的噪音影响。因此在排水管道的降噪设计方面，不仅要将排水管道远离用户休息的卧室和客厅，而且要采用新型的防噪音材料塑料管道，当前应用的芯层发泡UPVC管道具有明显的降噪效果，市场上一些新型的排水管道中添加了吸声材料，降噪效果更好[2]。
2.地漏水封的设计
地漏水封的设计对用户的身体健康有着重要的影响，所以在对地漏水封的设计时，一定要符合设计规范，设计规范要求地漏的位置应该在地面以下的5—10mm左右，并且地漏的水封深度要超过50mm。目前用户在装修房屋时已经对地漏的选择予以重视，将传统的塑料地漏更换为不锈钢地漏，不过这种市面上的不锈钢地漏深度往往只有30mm，并没有达到设计规范的要求。如果地漏水封深度不够时，在由于环境的影响出现正压或者负压时，很容易引起水封的破坏，例如在用户打开抽油烟机后，会使地漏的水封受到破坏，臭气进入室内。
3.坐便器的排水设计
当前市场上的坐便器型号非常多，不同的坐便器型号其排水口的位置不同，所以在坐便器的排水设计中要注意选择恰当的排水口位置，以满足不同用户的需求。根据查阅资料统计显示，在装修前坐便器的排水口与墙面的距离在340mm左右最好，装修后排水口与墙面的距离在310mm左右最好[3]。另外在设计中还应该考虑其他坐便器排水口的间距，从而使各种洁具的安装不会受到影响。
4.排水管道中使用吸气阀的设计
在排水管道的设计中，经常遇到排水立管无法穿越楼层以伸出屋面的问题，仅仅依靠增加排水管的直径来提升排水效果，往往无法取得理想的效果，而且在排水过程中容易引起排水管道呈现负压的状态，破坏用户的水封，对用户造成影响。针对这个问题，可以在排水管道顶部中使用吸气阀，从而在排水过程中出现负压情况时，阀门自动开启，在管道出现正压的情况时，阀门自动关闭，这样就可以解决管道负压破坏水封的问题。
5.水表出户的设计
水表在用户的室内，不仅使抄表人员的工作强度增大，而且会对用户的隐私和安全造成影响，所以用户的水表最好设计在户外。现阶段水表出户主要有三种形式。首先是远传水表，通过将信号线将水表和计算机相连，从而将水表信息及时反馈给计算机，可以及时、准确地获得用户的用水新型。其次是磁卡式水表用户，在安装了新型的磁卡水表后，用户将预存有金额的磁卡插入水表后，自动扣除水费才可以继续使用水资源。最后是将水表集中设置于建筑外的某一区域，便于集中式管理。这三种形式中前两种的投资较大，但是更趋近于现代化发展，最后一种形式虽然投资较少，但是需要占用一定的空间，而且延长的管道会影响建筑的美观。
6.空调冷凝水排放的设计
当前空调已经成为了基本的家用电器，在空调使用过程中会有冷凝水的排放，如果没有设计专业的冷凝水排放管道，则会引起冷凝水的无序排放，对用户造成一定的影响。所以在建筑排水设计时，也要考虑空调冷凝水的排放，在固定的位置预先留好空调板，并且设计统一的空调冷凝水排水管道，通过排水管道将空调冷凝水排放至雨排井。此外，为了用户的安装方便，还应该在排水管道上预留一定的三通，以便空调排水软管的直接插入。
总结
室内给排水设计与人们的生活有紧密的练习，所以在室内给排水工程的施工之前，要注意对每一个环节进行研究，做出最佳的设计方案，从源头上保证工程质量的问题。希望本文对此方面的研究，能够促进室内给排水设计的进一步发展，使室内给排水系统能够满足现代生活的需要。
参考文献：
[1]郑斌.对住宅室内给排水设计的探讨[J].建筑与装饰，2007，（10）：64
第3篇
关键词：软岩；隧洞设计及施工；交通洞；石门水电站
中图分类号： TV554 文献标识码： A 文章编号：
1工程概况
呼图壁石门水电站位于新疆维吾尔自治区呼图壁县的西南面，坝址区位于呼图壁河中游河段。本工程是呼图壁河中游河段河流规划中的第三级水电站。水库上游集水面积18811km2，多年平均流量14.4m3/s，水库正常高蓄水位1240.0m，装机容量95MW，库容7751万m3。坝址距县城公路里程约81km，距乌鲁木齐公路里程约151km，坝址上游约2.0 km处有国防公路通过，交通较为便利。
根据施工总布置，在坝址区左岸布置了2条交通洞，分别为坝顶交通洞，长847.46m；石门2#交通洞，长390m。
2场地建设条件
工程枢纽区域位于西干沟出口至右岸河湾地块下游大平台南端近2km河段。河谷地形受岩性控制，已建老坝上游河谷开阔，两岸山体上部为陡峭崖壁，左岸河谷地形为不对称“V”字型，左岸缓右岸陡，坝区右岸斜坡平均坡角35°～50°，坝区左岸1210m以下平均坡角30°～60°，以上为宽缓台地。
坝顶交通洞及石门2#交通洞位置的选定，主要综合考虑工程区域地形、地质情况，并与路线方案结合。按照“早进洞、晚出洞”的原则，尽量减少洞口边仰坡的开挖，保证山体的稳定，保持原地形的植被坡面，力求洞门结构简洁，并与洞口周围环境协调一致。
坝顶交通洞起点桩号K3+530.16m，终点桩号K4+377.618m，全长847.46m；石门2#交通洞起点桩号K9+150m，终点桩号K9+540m，全长390m。如图1所示。
图1 石门坝顶交通洞平面布置图
工程场区内出露侏罗系中统齐古组（J2q） 、上统喀拉扎组（J3k）及白垩系吐谷鲁组第一层（K1tga）等内陆湖相碎屑沉积岩地层。第四系集中分布于老坝前两岸中、下部及坝后河床，以冲积砂卵砾石及坡、崩积块碎石为主。
石门水电站场内交通洞平均埋深为30～130m。穿越地层为J2q薄层、中厚层砂岩夹泥岩及粉砂质泥岩，J3k厚层岩屑砂岩、巨厚层状砾岩，K1tga、K1tgb薄层、极薄层、中厚层粉砂质泥岩、泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩等。如图2所示。
图2 石门坝顶交通洞地质剖面图
3交通洞围岩的基本特征
3.1软岩的基本概念
按照《公路工程地质勘察规范》（JTG C20-2011）的规定，软岩和极软岩，岩石单轴饱和抗压强度极低，较软岩为30MPa≥Rb﹥15Mpa，软岩为15MPa≥Rb﹥5Mpa，而极软岩则小于5Mpa，从岩体结构而言则多为松散、破碎。此种强度的岩体多出现于第三系和第四系地层，由于强度极低所以洞室开挖后受应力重新分布和施工过程中的扰动，岩体自稳能力差，易于塌方，所以岩体力学指标是评价隧道围岩稳定的重要参数，经过统计石门场内交通洞软岩段洞室约占30%。
3.2 交通洞围岩力学性质
石门水电站场内交通洞围岩力学性质见表1。由表1可知：J3k砂岩、砾岩饱和单轴抗压强度在30～60MPa之间，软化系数大于0.75，属抗水性较好的中硬岩。而J2q泥岩、泥质砂岩类饱和单轴抗压强度小于30MPa，软化系数小于0.75，属抗水性较差的软岩类，因此抗风化能力差、遇水易软化、失水易崩解。
表1岩石力学性质室内试验成果汇总表
3.3交通洞软岩变形规律
根据监测结果，交通洞软岩段洞室开挖后围岩变形有以下特点。
（1）变形量值特别巨大，相当一部分观测断面的实测变形已经大大超过《锚杆喷射混凝土技术规范》(GB 50087-2001)规定的允许值，不完全符合岩石隧洞的变形特征。
（2）洞室开挖后，围岩的流变变形明显，砂岩约占全部变形的25%，泥岩约占55%。
（3）开挖断面的大小对变形影响较大，当仅开挖上导洞时，变形较小；但当开挖下导洞时，随开挖断面扩大，变形迅速增大，尤其是两侧边墙变形极快，对围岩稳定不利。
（4）开挖进尺对围岩变形影响很大，特别是下导洞开挖时，每开挖1m都会产生较大的变形，因此必须采取有效的控制措施。
4设计及施工主要措施
4.1 交通洞断面设计
根据交通部《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)、《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)及需满足电站重大件运输等要求，石门水电站场内交通洞建筑限界确定为7.0m×5.25m，衬砌后断面为圆形，见图3。
图3交通洞净空断面设计
4.2交通洞初期支护、二次衬砌设计
石门水电站坝顶交通洞及石门2#交通洞按新奥法原理设计，采用复合式衬砌。初期支护由湿喷混凝土、锚杆和钢拱架等组成。二次衬砌根据围岩类别不同分别采用钢筋混凝土或混凝土衬砌。
考虑到隧道跨度大、地质条件较复杂的特点，设计中充分运用新奥法来指导隧道的设计和施工。复合式衬砌的支护参数根据围岩类别、工程地质和水文地质条件、地形及埋置深度、结构跨度和拟采用的施工方法等因素，按工程类比方法拟定;并运用有限元程序进行稳定分析。在施工过程中进行监控量测，并对量测信息进行处理、反馈，进一步调整支护参数。
石门坝顶交通洞共设计了3种衬砌型式，其中C5适用于Ⅴ级围岩一般深埋段， C4适用于Ⅳ级围岩一般深埋段，C3适用于Ⅲ级围岩一般深埋段。
同时在Ⅴ级围岩地段设置了增强早期支护的钢支撑。C5型衬砌钢支撑采用18工字钢架，全环设置，钢支撑间距为0.75m。设计中已考虑了围岩预留变形量，其数值为5cm。围岩级别变化处，围岩较差段衬砌向围岩较好段延伸5～10m。石门坝顶交通洞各类复合式衬砌主要支护参数和衬砌结构见表2。
表2 交通洞复合式衬砌结构参数
4.3现场设计原则
由于软岩段洞室开挖后变形量大，空间效应与时间效应较为明显，且地层形成复杂，岩性分布无一定规律，地层中含水量大小也无定数，设计工作必须采用动态设计的原则，根据变形规律确定开挖方式、开挖程序、开挖进尺、一次支护参数、永久衬砌参数与时机。为此采用了如下现场设计原则：
（1）根据施工图阶段提供的地质条件，沿线的地层、岩性和结构设计特点及运行要求，进行专门的安全监测设计，定期、适时开展监测工作，监测项目、监测布置也根据地质变化及时调整。
（2）现场设计代表根据监测结果及时调整洞室的开挖进尺，调整一次支护的参数。
（3）现场地质人员及时进行地质测绘，做出地质预报，遇有重大变化及时通知相关单位采取相应措施。
4.4 主要施工措施
石门水电站场内交通洞采用钻孔爆破法施工，由于软岩段洞室开挖后围岩变形量值巨大，为保障安全施工，防止围岩失稳和杜绝塌方事故，遵循“短进尺，强支护，快衬砌”的原则施工。
4.4.1开挖
