鄭美文，王占忠
（建設(shè)部建筑設(shè)計(jì)院，北京00044）

　　摘　要：經(jīng)過多年工程設(shè)計(jì)的實(shí)踐，提出了三維展開圖繪圖方法，以取代傳統(tǒng)的軸測圖，即保留原軸測圖的高度坐標(biāo)Z軸并設(shè)立了包括XY平面的M坐標(biāo)，視其為展 開性坐標(biāo)軸和具有一個(gè)最小單位度量且與其成45°角的Y₀軸。三維展開圖可以滿足設(shè)計(jì)文件要求的深度，減少繪圖工作量，提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，是一種新的繪圖法。
　　關(guān)鍵詞：建筑給排水；設(shè)計(jì)；三維展開圖
　　中圖分類號：TU204
　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C
　　文章編號：1000-4602(1999)10-0033-04

　　在建筑給排水工程圖中，通常用平面圖表達(dá)各種衛(wèi)生器具、給排水設(shè)備、立管、進(jìn)出戶管等在建筑平面中的位置，用系統(tǒng)圖來表達(dá)它們在管道系統(tǒng)上的連接點(diǎn)位置(連接順序、連接方式)及技術(shù)要求(管徑、坡度、安裝高度、設(shè)備的技術(shù)參數(shù)等)，并用軸測圖來表達(dá)系統(tǒng)圖的內(nèi)容，用各種圖例來區(qū)別管道類別。
　　但是，建筑工程的迅速發(fā)展導(dǎo)致了建筑給排水系統(tǒng)的多樣化和復(fù)雜化，利用軸測圖來繪制建筑給排水的系統(tǒng)圖已難以實(shí)現(xiàn)。為此，從80年代末開始有些設(shè)計(jì)人員探索用二維展開圖來表達(dá)高層建筑的給排水系統(tǒng)圖，由于沒有給二維展開圖建立明確的坐標(biāo)系及繪圖方法，使系統(tǒng)圖中管道標(biāo)高的標(biāo)注缺少載體，只能放在沒有高度坐標(biāo)的平面圖中去完成，各種表達(dá)方法也因設(shè)計(jì)人員對二維展開圖坐標(biāo)系的理解不同而不能統(tǒng)一。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，全國各地興建了許多具有各種消防和生活供水加壓系統(tǒng)、分區(qū)系統(tǒng)的高層建筑，戶型和體型豐富多變的住宅建筑(坡屋頂、躍層、退臺、變層高)，以水處理和水循環(huán)為主要工藝的水上樂園等……，導(dǎo)致了建筑給排水系統(tǒng)的多樣化和復(fù)雜化。然而，國內(nèi)外大部分設(shè)計(jì)者基本上仍采用缺少高度坐標(biāo)的流程圖作為工藝施工圖中的管道系統(tǒng)圖，這種流程圖缺乏對施工圖階段工藝管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)深度和設(shè)計(jì)意圖的表達(dá)能力。?
　　三維展開圖則不然，它對日益發(fā)展的建筑給排水的多樣性、復(fù)雜性有極強(qiáng)的適應(yīng)能力，對系統(tǒng)圖所要求的設(shè)計(jì)深度有較強(qiáng)的表達(dá)能力，對設(shè)計(jì)質(zhì)量有一定的控制能力。經(jīng)多年設(shè)計(jì)實(shí)踐證實(shí)，該法既能使水的系統(tǒng)圖滿足現(xiàn)行“建筑工程設(shè)計(jì)文件編制深度的規(guī)定”要求，又能減輕設(shè)計(jì)人員繪圖工作量，提高工作效率，而且對具有一定復(fù)雜性和難度的各種給排水工程(建筑給排水、工業(yè)給排水、水處理工藝等)有極廣泛的適用性。?

1 三維展開圖的特點(diǎn)

　　三維展開圖所具有的三維空間形式是立足于確保“建筑工程設(shè)計(jì)文件編制深度的規(guī)定”要求，從平面圖與系統(tǒng)圖的對應(yīng)性、互補(bǔ)性及設(shè)計(jì)深度要求出發(fā)，對軸測圖坐標(biāo)系中的六個(gè)要素(X、Y、Z三個(gè)方向的坐標(biāo)及x、y、z三個(gè)變量)在系統(tǒng)圖表達(dá)中所起的作用進(jìn)行綜合分析后重新組合成的一種特定的具有展開性能的三維空間形式(見圖1C)。這種三維展開圖的坐標(biāo)系給各種技術(shù)數(shù)據(jù)的標(biāo)注提供了足夠的載體，充分滿足了水系統(tǒng)圖關(guān)于流量和壓力設(shè)計(jì)的表達(dá)要求。?
　?、偃S展開圖縱向坐標(biāo)定義為高度坐標(biāo)，橫向坐標(biāo)定義為包含X、Y兩個(gè)變量信息的平面M坐標(biāo)。?
　　在軸測圖中，空間一個(gè)點(diǎn)是用X、Y、Z三個(gè)方向的坐標(biāo)來確定，所以軸測圖可以全方位地反映系統(tǒng)圖所要表達(dá)的內(nèi)容，并且使系統(tǒng)圖中各種立管、橫管、衛(wèi)生器具、設(shè)備與它們在具有X、Y坐標(biāo)軸的平面圖中位置一一對應(yīng)。?
　　但是，在三維展開圖中空間的一個(gè)點(diǎn)只能用X、Z兩個(gè)方向的坐標(biāo)確定。如何使展開圖中的各種立管、橫管、衛(wèi)生器具、設(shè)備與它們在具有X、Y坐標(biāo)軸的平面圖中位置一一對應(yīng)呢?可 以把三維展開圖中的橫向坐標(biāo)定義為包括X、Y兩個(gè)變量信息的平面M坐標(biāo)，在平面圖中對三維展開圖所需要表達(dá)的各種立管(穿樓板的立管，帶橫支管的立管)、衛(wèi)生間、廚房、浴室、管井、設(shè)備用房、進(jìn)出戶管都編號，并和它們在三維展開圖中的編號一致，使系統(tǒng)圖中所表達(dá)各種立管、衛(wèi)生器具、給排水設(shè)備、進(jìn)出戶管都帶有X、Y兩個(gè)變量的信息，從而增加了系統(tǒng) 圖和平面圖之間的聯(lián)系環(huán)節(jié)。

　?、谠谌S展開圖中保留了軸測圖中Y軸的方向，取消了Y軸的度量大小。
　　在三維展開圖中因缺少Y軸坐標(biāo)，所以省略了管道前后方向的變化。在各種壓力管道前后位置變化時(shí)無特殊要求的供水系統(tǒng)圖中，這種省略可使系統(tǒng)圖回避一些不必要的表達(dá)環(huán)節(jié)，更簡明地表達(dá)出實(shí)質(zhì)性內(nèi)容——各種衛(wèi)生器具、給排水設(shè)備、立管、進(jìn)出戶管在管道系統(tǒng)上的連接方式、連接順序及技術(shù)要求，這是三維展開圖對軸測圖簡 化的一個(gè)最成功的地方，但也因此帶來一些局部性的缺陷。因?yàn)樵谖鬯?、廢水等系統(tǒng)圖中， 若采用缺少Y軸坐標(biāo)的展開圖就無法表達(dá)出重力流管道系統(tǒng)中對各種水平轉(zhuǎn)彎或連接管道 的技術(shù)要求(清通方式、轉(zhuǎn)彎或連接角度)；而在各種供水系統(tǒng)圖中，有時(shí)為表達(dá)方便也有極 個(gè)別地方需要表達(dá)管道的前后方向(例如水平成環(huán)的供水管網(wǎng))。為此，有必要在三維展開圖的二維空間中，對于不可回避的Y軸方向管段采用盡可能短的45°斜線表達(dá)，并設(shè)立了具有一個(gè)盡可能小的度量并與M坐標(biāo)軸成45°的Y0軸，具有這個(gè)盡可能小的度量的線段也表示XY平面中與X軸或Y軸成任意角度的線段。把Y0軸的度量設(shè)定為一個(gè)盡可能小的度量的目的是：只需要Y0軸完成XY平面中(即水平面)線段水平相交的表達(dá)，而不希望因Y0軸的度量增加 而削 弱了M坐標(biāo)軸對XY平面的展開性，并且規(guī)定Y0軸的盡可能小的度量為1/3～1/2層高，它反映了XY平面在M坐標(biāo)軸上展開力度的變化。Y0坐標(biāo)軸的設(shè)置不僅使水的系統(tǒng)圖具有了空間的表達(dá)形式，而且使三維展開圖和各種建筑剖面(包括水池、水箱)建立了吻合點(diǎn)(Y0=0時(shí))，使三維展開圖按建筑剖面展開的方法有了理論依據(jù)。
　?、塾脻h語拼音字頭表示管道的類別，同類系統(tǒng)的系統(tǒng)代號、立管代號、橫管代號相同。
　　為了便于敘述在復(fù)雜系統(tǒng)中不同功能的橫管，可以把同一系統(tǒng)中作用不同的橫管用相同管道代號并標(biāo)注不同的編號來區(qū)別，從而加強(qiáng)系統(tǒng)圖內(nèi)容的條理性和概念性，這是用圖例表示 管道類別時(shí)常常無法顧及的表達(dá)方法。
　　④三維展開圖中管道系統(tǒng)的布圖方向。
　　在軸測圖中我們規(guī)定管道系統(tǒng)的布圖方向與平面圖一致，但是在三維展開圖中應(yīng)使供水系統(tǒng)的管道布圖方向與建筑物的主要剖面一致，并使各種設(shè)備用房：水泵房、水箱間、管井、減壓閥室、熱交換間等在剖面上定位，以增加系統(tǒng)圖與平面圖的對應(yīng)性。把污水、廢水 、雨水系統(tǒng)的管道布圖方向平行于出戶管的方向。

2　 三維展開圖的運(yùn)用舉例

2.1表達(dá)高層建筑給排水系統(tǒng)
　　由于高層建筑各種供水系統(tǒng)都有其各自的加壓系統(tǒng)，因而帶來許多不帶供水支管的輸水干管，例如水池、水箱、換熱間、減壓閥室、報(bào)警閥室的進(jìn)出水管。而各種供水系統(tǒng)的壓力分區(qū)又使在建筑平面上處于相同位置的立管或橫管因系統(tǒng)的分區(qū)要求而分別屬于不同的分區(qū)。 根據(jù)高層建筑給排水的這些基本規(guī)律，對各系統(tǒng)、立管、橫管編號，方法如下：
　?、偻愊到y(tǒng)的系統(tǒng)代號與管道代號相同。?
　?、诠┧到y(tǒng)的管道分一類管、二類管。一類管為不帶供水支管的輸水干管，其管用01、02 …編號。二類管為帶供水支管的輸水管道，其管道用1、2…編號。
　?、墼谟袎毫Ψ謪^(qū)的供水系統(tǒng)中，二類立管的管道編號為該管道的平面位置號，下標(biāo)號為豎 向分區(qū)號。二類橫管的管道編號同分區(qū)號。
　?、芪鬯到y(tǒng)的橫管管道編號同其系統(tǒng)編號，詳見表1。

　　為了增加平面圖與三維展開圖的聯(lián)系環(huán)節(jié)，在三維展開圖中標(biāo)注了各類衛(wèi)生間、管井、設(shè)備用房在平面圖中的編號，并使二類立管的管道編號盡量與其所在的管井編號一致。
2.2 表達(dá)戶型復(fù)雜的多層住宅給排水系統(tǒng)
　　隨著躍層、退臺、變層高住宅的出現(xiàn)，常常使一棟五單元、六單元的住宅樓戶型變化復(fù)雜，例如某項(xiàng)工程設(shè)計(jì)按廚房及各種衛(wèi)生間在戶內(nèi)布置的位置不同，把戶型歸納成16種。但是住宅的給排水有它自身的規(guī)律，即每戶用水的房間都是廚房k，衛(wèi)生間W；每戶廚房雖然面積不同，但用水器具相同；各種衛(wèi)生間雖然面積不同，衛(wèi)生間內(nèi)各種衛(wèi)生器具的平面布置不同，但從衛(wèi)生間內(nèi)衛(wèi)生器具的設(shè)置類型來分只有3種，即帶四大件的衛(wèi)生間Wa(淋浴、洗面盆、洗衣機(jī)、坐便)、帶三大件的衛(wèi)生間Wb(坐便、洗面盆、浴盆)、帶二大件的衛(wèi)生間Wc(坐便、洗面盆)。根據(jù)多層住宅給排水的這些基本規(guī)律，按戶內(nèi)給水支管從水表后與廚房及各類衛(wèi)生間的連接順序及管道鋪設(shè)方式的不同，把16種戶型的戶內(nèi)給水支管系統(tǒng)簡化成5種；按各類衛(wèi)生間內(nèi)各種衛(wèi)生器具與給排水支管的連接順序不同，把11種面積和衛(wèi)生器具布置不同的衛(wèi)生間Wa簡化成5種；7種面積和衛(wèi)生器具布置不同的衛(wèi)生間Wb簡化成3種；5種面積和衛(wèi)生器具布置不同的衛(wèi)生間Wc簡化為2種。這樣就可以把住宅給水系統(tǒng)分成三個(gè)層次表達(dá)：
　?、倜總€(gè)單元給水干管系統(tǒng)；
　　②各種戶型戶內(nèi)給水支管系統(tǒng)(以戶內(nèi)水表前的管道為給水干管，水表后的管道為戶內(nèi)給水支管)；
　?、坌l(wèi)生間、廚房給水系統(tǒng)。
　　把住宅的污水分成二個(gè)層次表達(dá)——污水干管系統(tǒng)和衛(wèi)生間、廚房污水系統(tǒng)。
　　雖然這種表達(dá)方法在平面圖和系統(tǒng)圖內(nèi)除了要標(biāo)注出穿樓板的給排水立管編號，還需加注戶內(nèi)帶支管但不穿樓板的給水立管編號及各種戶型和衛(wèi)生間編號，但是大大簡化了在軸側(cè)圖中變化復(fù)雜的16種戶型的戶內(nèi)給水支管系統(tǒng)圖和各種衛(wèi)生間大樣圖，使系統(tǒng)圖更加直觀地反映了住宅給排水系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律性(見圖2)。

2.3 表達(dá)游樂池的管道系統(tǒng)
　　在圖3中，利用滑道池的主要剖面作為管道系統(tǒng)的布圖方向，使各種吸水口、泄水口、溢流回水口、進(jìn)水口、大小循環(huán)管道與池底、水面的縱向關(guān)系一目了然，清楚地表達(dá)了池水逆循環(huán)的設(shè)計(jì)意圖和各種滑道的水循環(huán)系統(tǒng)。三維展開圖的這種表達(dá)效果是軸側(cè)圖及缺少管道標(biāo)高的原理圖都力所不能及的。

3 結(jié)語

　　用三維展開圖表達(dá)系統(tǒng)圖內(nèi)容和用漢語拼音字頭表示管道類別，不僅使給排水工程圖的設(shè)計(jì)深度符合國家現(xiàn)行《建筑工程設(shè)計(jì)文件編制深度的規(guī)定》，而且比用軸側(cè)圖表達(dá)系統(tǒng)圖內(nèi)容 和用圖例表示管道類別更能適應(yīng)給排水系統(tǒng)的多樣性和復(fù)雜性，更有利于表達(dá)各種系統(tǒng)的內(nèi) 在規(guī)律和概念性的設(shè)計(jì)思路。由于這種具有三維空間形式的展開圖使水的系統(tǒng)圖具有其應(yīng)有的壓力要素及設(shè)計(jì)深度，所以它對設(shè)計(jì)質(zhì)量具有較強(qiáng)的控制力。
　　目前各種建筑給排水軟件基本上還是以軸側(cè)圖表達(dá)系統(tǒng)圖內(nèi)容和用圖例表達(dá)管道類別，因而常常束縛設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思路，希望建筑給排水軟件的編制能立足于提高設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)思路 的表達(dá)速度，增加軟件對各種類型建筑給排水規(guī)律的適應(yīng)能力，為改進(jìn)建筑給排水工程圖的 表達(dá)方法開拓出更新的思路。

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　　收稿日期：1999-05-24