陳 宇, 龔 瑩, 王 騰

[香港華藝設(shè)計顧問(深圳)有限公司, 廣東 深圳 518031]

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裝配式建筑中電氣相關(guān)問題探討

陳 宇, 龔 瑩, 王 騰

[香港華藝設(shè)計顧問(深圳)有限公司, 廣東 深圳 518031]

介紹了預(yù)制裝配式建筑的發(fā)展現(xiàn)狀,分析了預(yù)制裝配式建筑中電氣預(yù)埋管線以及防雷設(shè)計存在的問題,并結(jié)合電氣設(shè)計相關(guān)國家規(guī)范要求,對相關(guān)問題提出了解決措施。提出預(yù)制裝配式建筑的預(yù)制件都是在工廠加工完成的,在電氣設(shè)計過程中設(shè)備和管線的布置需準(zhǔn)確定位,對建筑電氣設(shè)計人員提出了更高的要求。

預(yù)制裝配式建筑; 管線設(shè)計; 防雷設(shè)計; 等電位聯(lián)結(jié)

0 引 言

預(yù)制裝配式(Prefabricated Contrete Structure,PC)建筑是指以預(yù)制構(gòu)件為主要構(gòu)件,經(jīng)裝配、連接而成的混凝土結(jié)構(gòu),從設(shè)計到施工由一整套工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)構(gòu)成,采用模塊化的生產(chǎn)方式來裝配建筑。建筑的部分或全部構(gòu)件被分割成若干單元,在工廠內(nèi)預(yù)制完成,然后運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場,將構(gòu)件通過可靠的連接方式搭建。裝配式建筑由于建造速度快,成本較低,同時節(jié)約能源,已在發(fā)達(dá)國家得到廣泛推廣[1-2]。

隨著我國資源環(huán)境約束不斷加劇,節(jié)能環(huán)保要求日益提高,人口紅利消失而引發(fā)勞動力成本不斷上漲等困擾建筑發(fā)展的問題日益突出,亟待通過推進(jìn)建筑建造工業(yè)化來轉(zhuǎn)變其建設(shè)模式,引導(dǎo)綠色低碳消費,提升資源利用效率,提高產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)效率和整體科技水平,推進(jìn)我國建筑發(fā)展方式的轉(zhuǎn)型升級。

1 預(yù)制裝配式建筑的發(fā)展

1.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀

美國裝配式建筑發(fā)展路徑與其他國家有些不同,其建設(shè)以低層木結(jié)構(gòu)和輕鋼結(jié)構(gòu)裝配式居多,并表現(xiàn)出多樣化、個性化的特點。在裝配式建筑發(fā)展過程中,市場機制發(fā)揮主導(dǎo)地位,同時美國政府出臺了一系列鼓勵裝配式建筑發(fā)展的政策。1976 年出臺的國家工業(yè)化建筑建造及安全標(biāo)準(zhǔn),對建筑物的設(shè)計、施工、驗收等各方面進(jìn)行了規(guī)定。目前,裝配式建筑已經(jīng)達(dá)到了較高的水平,住戶可通過產(chǎn)品目錄來選擇建筑所需部品。

瑞典采用的是大型混凝土預(yù)制板的結(jié)構(gòu)體系,裝配式建筑部品部件的標(biāo)準(zhǔn)化已逐步納入瑞典的工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)。為推動裝配式建筑產(chǎn)品建設(shè)工業(yè)化通用體系和專用體系發(fā)展,政府鼓勵凡按照國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會的建筑標(biāo)準(zhǔn)制造的結(jié)構(gòu)部品來建造的建筑產(chǎn)品,都可以獲得政府的資金支持。瑞典裝配式建筑實現(xiàn)了部品的尺寸、連接等標(biāo)準(zhǔn)化、系列化,使構(gòu)件之間可以替換。目前,瑞典裝配式建筑的市場份額已達(dá)到 80%。

新加坡預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用非常廣泛,20世紀(jì)90年代末已進(jìn)入全預(yù)制階段,建筑物的剪力墻、樓板、梁、柱、衛(wèi)生間、樓梯等都實現(xiàn)了裝配化。在政府政策支持下,新加坡建屋發(fā)展局每年投入大量經(jīng)費對關(guān)鍵節(jié)點技術(shù)進(jìn)行研究、開發(fā),技術(shù)成熟并形成標(biāo)準(zhǔn)化后,大量裝配式建筑開工建設(shè),使新加坡建筑工業(yè)化水平得到迅速提高。

1.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

我國香港地區(qū)裝配式建筑應(yīng)用比較普遍,高層住宅多采用疊合樓板、預(yù)制樓梯和預(yù)制外墻等方式建造,廠房類建筑一般采用裝配式框架結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)建造。裝配式結(jié)構(gòu)的節(jié)點連接構(gòu)造和抗震、隔震技術(shù)的研究和應(yīng)用都很成熟,裝配框架梁柱、預(yù)制外墻掛板等構(gòu)件應(yīng)用較廣泛,預(yù)制建筑專業(yè)化施工管理水平較高,裝配式建筑質(zhì)量好、工期短的優(yōu)勢得到了充分體現(xiàn)。

20世紀(jì)50年代中期,我國開始在北京等地開始試驗工業(yè)化施工,從前蘇聯(lián)引入大型砌塊和大板體系,在1976年唐山大地震后全面停止了該項技術(shù)。進(jìn)入21世紀(jì),我國開始重視住宅的功能和質(zhì)量,重新提出建筑工業(yè)化的口號,在上海、深圳、沈陽地區(qū)大力發(fā)展裝配式建筑。2014年建設(shè)部批準(zhǔn)JGJ 1—2014《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》,正式提出了裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)的概念,從而使我國住宅建設(shè)步入新的發(fā)展階段。

2 預(yù)制裝配式建筑電氣相關(guān)問題

2.1 管線設(shè)計

在裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)體系下,電氣預(yù)埋管線敷設(shè)與傳統(tǒng)方式有許多不同之處。在樓板中敷設(shè)的管線交叉比較多,而墻體敷設(shè)則很少出現(xiàn)交叉問題。在預(yù)制裝配式建筑中,疊合樓板多為半預(yù)制半現(xiàn)澆構(gòu)件,如在預(yù)制構(gòu)件中預(yù)埋電氣管線,則在工廠加工預(yù)制、現(xiàn)場施工時再進(jìn)行預(yù)制板內(nèi)管線的連接,節(jié)約了現(xiàn)場敷設(shè)管線的周期,但由于對管線的位置精度要求很高,很難根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行調(diào)整,靈活性較差。疊合樓板剖面示意如圖1所示。

圖1 疊合樓板剖面示意

在現(xiàn)澆層中預(yù)埋電氣管線,雖然可以縮短工廠預(yù)制板的生產(chǎn)周期,但經(jīng)常存在現(xiàn)澆層厚度不夠以及管線在交叉處理等問題。對于疊合板上出現(xiàn)兩層電氣管線交叉的情況,通過增加保護(hù)層厚度可解決此問題,同時現(xiàn)場進(jìn)行管線的優(yōu)化,盡量減少多重管線交叉。通過比較預(yù)制板和現(xiàn)澆板兩種方式的管線敷設(shè)利弊,后者施工的靈活性和可操作性更強。

2.2 防雷設(shè)計

2.2.1 防雷引下線

根據(jù)GB 50057—2010《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》第5.3.8條規(guī)定:鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土可以作為自然引下線。因此,裝配式建筑可以利用預(yù)制柱作為引下線,針對裝配式建筑由各模塊拼裝的特點,相鄰層的預(yù)制柱被樓板斷開,沒有進(jìn)行有效的連接,需要將相鄰層的預(yù)制柱利用鋼筋進(jìn)行焊接或?qū)?滿足作為引下線的要求,如引下線間距不滿足規(guī)范要求的間距,則需將所有預(yù)制柱作為引下線。除了利用預(yù)制柱內(nèi)鋼筋作為引下線,以下部位的鋼筋也可用作防雷引下線。預(yù)制墻豎向分布鋼筋連接剖面如圖 2所示。上、下層預(yù)制墻體之間利用預(yù)制墻體內(nèi)的鋼筋實現(xiàn)固定連接的要求,即采用灌漿套筒技術(shù)進(jìn)行連接的部位,按照圖集G310-1～2《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)連接節(jié)點構(gòu)造》要求,建筑預(yù)制外墻之間需要后澆帶進(jìn)行連接,后澆帶內(nèi)設(shè)置不少于 4 根豎向鋼筋,鋼筋直徑不應(yīng)小于墻體豎向分布鋼筋直徑,且不應(yīng)小于8 mm[3-4]。

由此可知,裝配式住宅可以利用預(yù)制墻體內(nèi)豎向連接鋼筋作為防雷引下線,只需灌漿套筒內(nèi)的上下層鋼筋進(jìn)行有效焊接。如同層預(yù)制板之間采用后澆帶方式進(jìn)行連接,則優(yōu)先利用后澆帶內(nèi)豎向鋼筋作為防雷引下線。預(yù)制墻間連接剖面如圖3所示。

圖2 預(yù)制墻豎向分布鋼筋連接剖面(mm)

圖3 預(yù)制墻間連接剖面示意

對于無法利用建筑物鋼筋作為引下線的情形,GB 50057—2010第4.3.3條、第4.4.3條規(guī)定:裝配式建筑也可以設(shè)置專設(shè)引下線,引下線不應(yīng)少于2根,引下線間距滿足規(guī)范要求;第5.3.4條規(guī)定:專設(shè)引下線暗敷時,其圓鋼直徑不應(yīng)小于10 mm,扁鋼截面不應(yīng)小于80 mm2,當(dāng)建筑外觀要求不高時,也可將專設(shè)引下線沿外墻明敷,但考慮到近地面部分容易受外界破壞及雷雨天容易發(fā)生人員觸碰危險,因此建議盡量考慮暗敷引下線方式。

2.2.2 等電位聯(lián)結(jié)

GB 50057—2010第6.3.1條～第6.3.4條規(guī)定:對于裝配式建筑物的外墻金屬管道、門窗、衛(wèi)生間等部位需要進(jìn)行等電位聯(lián)結(jié),但裝配式建筑物墻體在工廠預(yù)制,因此預(yù)留接地板也需要在工廠安裝完成,具體施工做法可按照15D502《等電位聯(lián)結(jié)安裝》。對于衛(wèi)生間的局部等電位聯(lián)結(jié),由于等電位箱和預(yù)制墻是在工廠安裝完成,要避免與水專業(yè)衛(wèi)具位置沖突,同時考慮后期接線方便,以免后期重新調(diào)整,對預(yù)制墻體造成破壞。

3 結(jié) 語

隨著國家對建筑產(chǎn)業(yè)化的大力支持和推進(jìn),預(yù)制裝配式建筑必將有廣闊的市場。目前預(yù)制裝配式建筑中電氣相關(guān)做法還不太完善,同時由于預(yù)制裝配式建筑的預(yù)制件都是在工廠加工完成的,在設(shè)計過程中設(shè)備和管線的布置需要準(zhǔn)確定位,這對電氣設(shè)計人員提出了更高的要求。

[1] 陳揚,張蕊,古小英.上海市裝配式住宅發(fā)展策略建議[J].住宅科技,2002,28(3):66-68.

[2] 王紀(jì)松,李瑞,王曉龍.預(yù)制裝配式建筑中電氣設(shè)計與配套技術(shù)[J].建材世界,2014,35(6):82-85.

[3] 王騰.裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅防雷接地設(shè)計[J].建筑電氣,2015(10):58-61.

[4] 齊寶庫,張陽.裝配式建筑發(fā)展瓶頸與對策研究[J].沈陽建筑大學(xué)學(xué)報,2015,17(2):156-159.

Discussion on Electrical Relevant Issues in Prefabricated Concrete Structure Building

CHEN Yu, GONG Ying, WANG Teng

[Hong Kong Huayi Designing Consultants(Shenzhen) Co., Ltd., Shenzhen 518031, China]

This paper introduced the development situation of prefabricated concrete structure building,and analyzed the problems of electrical buried pipeline and lightning protection design in prefabricated concrete structure building.Combining with the relevant specification to electrical design,the above related measures were put forward.It is pointed out that the prefabricated parts of prefabricated concrete structure building are processed in a factory,so the arrangements of devices and pipelines need the accurate positioning in the process of electrical design,which have the higher requirements for electrical designers.

prefabricated concrete structure building; pipeline design; lightning protection design; equipotential bonding

陳 宇(1984—),男,工程師,從事建筑電氣及智能化方面的工作。

龔 瑩(1963—),女,高級工程師,從事建筑電氣方面的工作。

王 騰(1979—),男,工程師,從事建筑電氣方面的工作。

TU 855

B

1674-8417(2016)08-0001-03

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.08.001

2016-03-28