鄭美文，王占忠
（建設部建筑設計院，北京00044）

　　摘　要：經過多年工程設計的實踐，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Z軸并設立了包括XY平面的M坐標，視其為展 開性坐標軸和具有一個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計文件要求的深度，減少繪圖工作量，提高設計效率和質量，是一種新的繪圖法。
　　關鍵詞：建筑給排水；設計；三維展開圖
　　中圖分類號：TU204
　　文獻標識碼：C
　　文章編號：1000-4602(1999)10-0033-04

　　在建筑給排水工程圖中，通常用平面圖表達各種衛(wèi)生器具、給排水設備、立管、進出戶管等在建筑平面中的位置，用系統(tǒng)圖來表達它們在管道系統(tǒng)上的連接點位置(連接順序、連接方式)及技術要求(管徑、坡度、安裝高度、設備的技術參數(shù)等)，并用軸測圖來表達系統(tǒng)圖的內容，用各種圖例來區(qū)別管道類別。
　　但是，建筑工程的迅速發(fā)展導致了建筑給排水系統(tǒng)的多樣化和復雜化，利用軸測圖來繪制建筑給排水的系統(tǒng)圖已難以實現(xiàn)。為此，從80年代末開始有些設計人員探索用二維展開圖來表達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系及繪圖方法，使系統(tǒng)圖中管道標高的標注缺少載體，只能放在沒有高度坐標的平面圖中去完成，各種表達方法也因設計人員對二維展開圖坐標系的理解不同而不能統(tǒng)一。隨著國民經濟的發(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……，導致了建筑給排水系統(tǒng)的多樣化和復雜化。然而，國內外大部分設計者基本上仍采用缺少高度坐標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)設計深度和設計意圖的表達能力。?
　　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、復雜性有極強的適應能力，對系統(tǒng)圖所要求的設計深度有較強的表達能力，對設計質量有一定的控制能力。經多年設計實踐證實，該法既能使水的系統(tǒng)圖滿足現(xiàn)行“建筑工程設計文件編制深度的規(guī)定”要求，又能減輕設計人員繪圖工作量，提高工作效率，而且對具有一定復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

　　三維展開圖所具有的三維空間形式是立足于確?！敖ㄖこ淘O計文件編制深度的規(guī)定”要求，從平面圖與系統(tǒng)圖的對應性、互補性及設計深度要求出發(fā)，對軸測圖坐標系中的六個要素(X、Y、Z三個方向的坐標及x、y、z三個變量)在系統(tǒng)圖表達中所起的作用進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系給各種技術數(shù)據的標注提供了足夠的載體，充分滿足了水系統(tǒng)圖關于流量和壓力設計的表達要求。?
　　①三維展開圖縱向坐標定義為高度坐標，橫向坐標定義為包含X、Y兩個變量信息的平面M坐標。?
　　在軸測圖中，空間一個點是用X、Y、Z三個方向的坐標來確定，所以軸測圖可以全方位地反映系統(tǒng)圖所要表達的內容，并且使系統(tǒng)圖中各種立管、橫管、衛(wèi)生器具、設備與它們在具有X、Y坐標軸的平面圖中位置一一對應。?
　　但是，在三維展開圖中空間的一個點只能用X、Z兩個方向的坐標確定。如何使展開圖中的各種立管、橫管、衛(wèi)生器具、設備與它們在具有X、Y坐標軸的平面圖中位置一一對應呢?可 以把三維展開圖中的橫向坐標定義為包括X、Y兩個變量信息的平面M坐標，在平面圖中對三維展開圖所需要表達的各種立管(穿樓板的立管，帶橫支管的立管)、衛(wèi)生間、廚房、浴室、管井、設備用房、進出戶管都編號，并和它們在三維展開圖中的編號一致，使系統(tǒng)圖中所表達各種立管、衛(wèi)生器具、給排水設備、進出戶管都帶有X、Y兩個變量的信息，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，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環(huán)節(jié)，更簡明地表達出實質性內容——各種衛(wèi)生器具、給排水設備、立管、進出戶管在管道系統(tǒng)上的連接方式、連接順序及技術要求，這是三維展開圖對軸測圖簡 化的一個最成功的地方，但也因此帶來一些局部性的缺陷。因為在污水、廢水等系統(tǒng)圖中， 若采用缺少Y軸坐標的展開圖就無法表達出重力流管道系統(tǒng)中對各種水平轉彎或連接管道 的技術要求(清通方式、轉彎或連接角度)；而在各種供水系統(tǒng)圖中，有時為表達方便也有極 個別地方需要表達管道的前后方向(例如水平成環(huán)的供水管網)。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，并設立了具有一個盡可能小的度量并與M坐標軸成45°的Y0軸，具有這個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軸的度量設定為一個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，而不希望因Y0軸的度量增加 而削 弱了M坐標軸對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坐標軸上展開力度的變化。Y0坐標軸的設置不僅使水的系統(tǒng)圖具有了空間的表達形式，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(Y0=0時)，使三維展開圖按建筑剖面展開的方法有了理論依據。
　?、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注不同的編號來區(qū)別，從而加強系統(tǒng)圖內容的條理性和概念性，這是用圖例表示 管道類別時常常無法顧及的表達方法。
　　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　 三維展開圖的運用舉例

2.1表達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、報警閥室的進出水管。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，下標號為豎 向分區(qū)號。二類橫管的管道編號同分區(qū)號。
　　④污水系統(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)，在三維展開圖中標注了各類衛(wèi)生間、管井、設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 表達戶型復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雜，例如某項工程設計按廚房及各種衛(wèi)生間在戶內布置的位置不同，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)生間內各種衛(wèi)生器具的平面布置不同，但從衛(wèi)生間內衛(wèi)生器具的設置類型來分只有3種，即帶四大件的衛(wèi)生間Wa(淋浴、洗面盆、洗衣機、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)。根據多層住宅給排水的這些基本規(guī)律，按戶內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方式的不同，把16種戶型的戶內給水支管系統(tǒng)簡化成5種；按各類衛(wèi)生間內各種衛(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)分成三個層次表達：
　　①每個單元給水干管系統(tǒng)；
　　②各種戶型戶內給水支管系統(tǒng)(以戶內水表前的管道為給水干管，水表后的管道為戶內給水支管)；
　?、坌l(wèi)生間、廚房給水系統(tǒng)。
　　把住宅的污水分成二個層次表達——污水干管系統(tǒng)和衛(wèi)生間、廚房污水系統(tǒng)。
　　雖然這種表達方法在平面圖和系統(tǒng)圖內除了要標注出穿樓板的給排水立管編號，還需加注戶內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圖中變化復雜的16種戶型的戶內給水支管系統(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)的內在規(guī)律性(見圖2)。

2.3 表達游樂池的管道系統(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、進水口、大小循環(huán)管道與池底、水面的縱向關系一目了然，清楚地表達了池水逆循環(huán)的設計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效果是軸側圖及缺少管道標高的原理圖都力所不能及的。

3 結語

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

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　　電　話：(010)68345639?
　　收稿日期：1999-05-24