竇春葉 / 王海松

(濟(jì)南中建建筑設(shè)計(jì)院有限公司，山東 濟(jì)南 250101)

裝配式住宅電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)

竇春葉 / 王海松

(濟(jì)南中建建筑設(shè)計(jì)院有限公司，山東 濟(jì)南 250101)

介紹裝配式建筑的背景、結(jié)構(gòu)形式以及施工工藝，分析了混凝土結(jié)構(gòu)以及鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅設(shè)計(jì)中電氣專業(yè)應(yīng)注意的一些要點(diǎn)，包括電井選址、設(shè)備安裝、管線預(yù)留、管線銜接及防雷接地做法等。

裝配式住宅 電氣設(shè)計(jì) 管線預(yù)留及銜接 防雷接地

0 引言

隨著我國城市化進(jìn)程的加快，工業(yè)產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，環(huán)境污染日益加重，為了節(jié)約資源，減少環(huán)境污染，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率和質(zhì)量安全水平，促進(jìn)建筑業(yè)與信息化、工業(yè)化的深度融合，國家開始大力發(fā)展裝配式建筑，為建筑業(yè)帶來了一場重大變革。本文針對混凝土結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)兩種形式，詳細(xì)介紹并分析了電氣專業(yè)在裝配式住宅設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的一些要點(diǎn)。

1 結(jié)構(gòu)形式

裝配式建筑是指用預(yù)制的構(gòu)件在工地裝配而成的建筑，裝配式建筑將部分或所有構(gòu)件在工廠預(yù)制完成，然后運(yùn)送到施工現(xiàn)場進(jìn)行組裝，其按結(jié)構(gòu)形式主要分為鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)3種，主要預(yù)制件分為樓板、梁、柱及剪力墻等，根據(jù)預(yù)制程度的不同，梁和板可以采用全預(yù)制或半預(yù)制半現(xiàn)澆的形式。目前國內(nèi)大部分裝配式建筑中的梁和板主要采用半預(yù)制半現(xiàn)澆的形式，分別稱為疊合梁與疊合板。

2 設(shè)計(jì)原則

由于裝配式住宅的預(yù)制構(gòu)件是在工廠內(nèi)預(yù)制完成，原則上在施工現(xiàn)場不允許鑿洞、開槽，以避免傷及預(yù)制構(gòu)件，影響質(zhì)量及觀感，因此裝配式住宅的電氣設(shè)計(jì)應(yīng)秉持“安全可靠、節(jié)能環(huán)保、維修管理方便、設(shè)備布置整體美觀”的原則，采用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的設(shè)計(jì)方法，做到設(shè)備布置、設(shè)備安裝、管線敷設(shè)及連接的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化[1]。

3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 電井的選址

在供配電系統(tǒng)中，電井的位置應(yīng)深入負(fù)荷中心，以縮短低壓配電半徑、降低電能損耗、節(jié)約有色金屬、減少電壓損失、滿足供電質(zhì)量的要求[2]。住宅建筑一般2～3戶共用一部電井，因此水平供電半徑較小，電壓損失極少，能夠很好地滿足供電質(zhì)量的要求。由于電井內(nèi)設(shè)有豎向橋架以及管線等，井道內(nèi)的樓板需要提前預(yù)留洞口，同時(shí)樓板以及墻體內(nèi)也會暗埋大量管線，因此為避免預(yù)制件中預(yù)埋大量管線的現(xiàn)象產(chǎn)生，電井應(yīng)避免設(shè)置于采用預(yù)制樓板的區(qū)域內(nèi)。

3.2 戶內(nèi)配電(線)箱位置

裝配式住宅戶內(nèi)配電(線)箱的設(shè)置原則與普通住宅的設(shè)置原則相同，在滿足功能以及規(guī)范要求的前提下，盡量滿足美觀性需求。每套住宅應(yīng)設(shè)置≥1個(gè)家居配電(線)箱，宜暗裝在套內(nèi)走廊、門廳或起居室等便于維修及維護(hù)處[3]。

由于戶內(nèi)配電(線)箱進(jìn)出管線較多、尺寸較大，在每個(gè)樓層的位置又相同，為確保結(jié)構(gòu)的安全性，應(yīng)盡量將配電(線)箱設(shè)于非承重、非預(yù)制的墻體上；如果建筑的預(yù)制率較高，必須將其設(shè)于預(yù)制墻體上，則應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)掌控好配電(線)箱的尺寸，以防預(yù)留的洞口不合適，后期不便處理。

選取戶內(nèi)配電箱位置時(shí)，應(yīng)盡量避免入戶管線與戶內(nèi)分支線管相交叉。戶內(nèi)配電箱的入戶線纜外徑較粗，工程上一般采用3×10mm2的BV導(dǎo)線，穿線管外徑一般為32mm左右(按不大于內(nèi)孔截面積的27.5%計(jì)算)，有些地區(qū)因當(dāng)?shù)毓╇姴块T要求集中管理，需將電表箱集中設(shè)置于地下一層；而對于高層住宅而言，由于受電壓降的影響，部分樓層入戶線纜需選用3×16mm2的BV導(dǎo)線，穿線管外徑尺寸會更大。戶內(nèi)分支線中插座回路的管線較多，穿線管管徑一般為20mm，加上樓板內(nèi)鋼筋網(wǎng)(橫向及縱向)的直徑(一般采用φ8mm的鋼筋)與15mm厚的混凝土保護(hù)層，疊合樓板現(xiàn)澆層的厚度將會達(dá)到83mm，因此，疊合樓板的現(xiàn)澆層厚度需達(dá)到90mm才可滿足要求。為了避免入戶管線與戶內(nèi)分支線之間的交叉，降低疊合樓板現(xiàn)澆層的厚度，宜將配電箱設(shè)于靠近戶外公共走廊的墻體上或靠近入戶門處，詳見圖1。

由于弱電線纜較細(xì)，且大部分地區(qū)都已實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)融合，弱電進(jìn)線一般采用一根2芯光纖，入戶管線與戶內(nèi)分支線管管徑相同，對于樓板厚度幾乎沒有影響，因此在選取戶內(nèi)配線箱的位置時(shí)，主要考慮結(jié)構(gòu)的安全性及建筑的美觀性。

3.3 點(diǎn)位預(yù)留

為方便和規(guī)范構(gòu)件制作，在預(yù)制件中預(yù)留的箱體、接線盒應(yīng)遵照預(yù)制件的模數(shù)，在預(yù)制構(gòu)件上準(zhǔn)確和標(biāo)準(zhǔn)化定位。在預(yù)制墻體上設(shè)置的插座、開關(guān)、弱電設(shè)備、消防設(shè)備等需要在設(shè)計(jì)階段提前預(yù)留接線盒，這里采用標(biāo)準(zhǔn)的86型接線盒為宜。另外，疊合樓板內(nèi)的照明燈具、消防探測器等設(shè)備需要預(yù)留深型接線盒，以便與疊合樓板現(xiàn)澆層內(nèi)的管線相連接(詳見圖2)，接線盒的具體位置應(yīng)先由電氣專業(yè)做初步定位，再由結(jié)構(gòu)專業(yè)做精確定位。

3.4 點(diǎn)位綜合

電氣專業(yè)系統(tǒng)眾多，每個(gè)系統(tǒng)都有單獨(dú)的一套圖紙，為確保預(yù)制件中的設(shè)備點(diǎn)位齊全，避免在施工現(xiàn)場進(jìn)行剔鑿、切割時(shí)傷及預(yù)制構(gòu)件，應(yīng)將各系統(tǒng)所需的預(yù)留孔洞、預(yù)埋件綜合在一張圖紙上，方便查漏補(bǔ)缺的同時(shí)也便于檢查各個(gè)系統(tǒng)間的設(shè)備點(diǎn)位是否存在沖突、管線路徑是否重合，在設(shè)計(jì)階段能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并將其解決。

3.5 管線預(yù)留

設(shè)備管線應(yīng)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，減少平面交叉，由于裝配式建筑的特殊形式，其內(nèi)部的管道綜合尤為重要。當(dāng)水平管線必須暗敷時(shí)，應(yīng)敷設(shè)于疊合樓板的現(xiàn)澆層內(nèi)，采用包含BIM技術(shù)在內(nèi)的多種手段開展三維管線綜合設(shè)計(jì)，避免在同一地點(diǎn)出現(xiàn)多根電氣管線交叉敷設(shè)的現(xiàn)象。

混凝土結(jié)構(gòu)裝配式建筑中，電氣豎向管線宜集中敷設(shè)，滿足維修更換的需要；鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑中無須穿鋼梁的豎向管線宜集中敷設(shè)，必須穿鋼梁的豎向管線宜分散敷設(shè)以確保結(jié)構(gòu)的安全性。

此外，鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑應(yīng)盡量避免豎向管線穿越鋼梁及在有梁處布置需要由頂板敷設(shè)至墻面的管線。公共區(qū)域應(yīng)盡量選用燈頭自帶聲光控開關(guān)的燈具，聲光警報(bào)器、應(yīng)急廣播盡量選用吸頂安裝的方式，另外可通過電井內(nèi)明敷的方式減少穿鋼梁的暗埋管線。

3.6 管線銜接

管線間的銜接十分關(guān)鍵，主要分為預(yù)制構(gòu)件之間的管線及預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆層中管線之間的銜接，若連接不好，輕則影響建筑的美觀，重則會破壞結(jié)構(gòu)的墻體以及梁板。

對于插座、戶內(nèi)配電(線)箱等，由于管線是由設(shè)備向下敷設(shè)至本層樓板內(nèi)的現(xiàn)澆層，與現(xiàn)澆層內(nèi)的水平管線連接以確保管線之間能夠順利連接，所以通常在預(yù)制墻體下方的連接處留有管線連接孔洞，詳見圖3。

圖3 管線連接預(yù)留孔洞

對于戶內(nèi)的照明開關(guān)、公共區(qū)域的手動(dòng)報(bào)警按鈕、消火栓按鈕、安全出口指示燈具等設(shè)備管線需要與上一層疊合板現(xiàn)澆層內(nèi)的水平管線連接，通常在預(yù)制墻體上方的連接處留有管線連接孔洞。由于向上敷設(shè)管線可能需要穿結(jié)構(gòu)梁，因此預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)梁應(yīng)提前在疊合梁中預(yù)留管線；鋼結(jié)構(gòu)梁需提前預(yù)留孔洞(預(yù)留位置不應(yīng)影響結(jié)構(gòu)安全)[4]，以便于預(yù)制墻體中的豎向管線連接，詳見圖4。

圖4 管線穿梁處連接詳圖

4 防雷與接地

裝配式住宅的防雷等級劃分原則、防雷措施以及接地做法等與非裝配式住宅相同，且均是優(yōu)先利用鋼筋混凝土中的鋼筋作為防雷裝置，區(qū)別主要在于防雷接地的具體做法。住宅的防雷設(shè)計(jì)首先要確定防雷等級，然后采取相應(yīng)的防雷措施，防雷措施又分為外部防雷措施(直擊雷、側(cè)擊雷)、內(nèi)部防雷措施(防閃電感應(yīng)、防反擊以及防閃電電涌侵入和防生命危險(xiǎn))以及防雷擊電磁脈沖[5]。

在防直擊雷措施方面，裝配式住宅與普通住宅相同，均是在屋頂設(shè)置接閃器，利用柱內(nèi)或剪力墻內(nèi)鋼筋作為防雷引下線，借用建筑物基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋作為接地極，其中接閃器以及接地極的做法相同，主要的差異在于防雷引下線的做法：對于鋼結(jié)構(gòu)形式的裝配式住宅，可以利用鋼結(jié)構(gòu)中的鋼柱作為防雷引下線；對于混凝土結(jié)構(gòu)的裝配式住宅，可以采用預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)柱或剪力墻內(nèi)滿足防雷要求的鋼筋作為防雷引下線，并確保接閃器、引下線及接地極之間通長、可靠的連接。

裝配整體式框架結(jié)構(gòu)中，框架柱的縱筋連接宜采用套筒灌漿連接；裝配式整體剪力墻結(jié)構(gòu)中，預(yù)制剪力墻豎向鋼筋的連接可根據(jù)不同部位，分別采用套筒灌漿連接或漿錨搭接連接[6]。套筒灌漿連接與漿錨搭接連接做法大同小異，即一側(cè)柱體端部為鋼套筒，另一側(cè)柱體端部為鋼筋，鋼筋插入套筒后注漿，鋼筋與套筒之間隔著混凝土砂漿。由于鋼筋之間不連續(xù)，不能滿足電氣貫通的要求，因此，若采用實(shí)體柱內(nèi)的鋼筋作為防雷引下線，同時(shí)連接處采用套筒灌漿連接或漿錨搭接連接，則連接處需采用同等截面積的鋼筋進(jìn)行跨接，以達(dá)到電氣貫通的目的，具體做法詳見圖5。

圖5 防雷跨接

在防側(cè)擊雷措施方面，裝配式住宅防側(cè)擊雷的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于均壓環(huán)和外墻上的欄桿、門窗以及太陽能熱水器、太陽能面板等較大金屬物防雷接地的做法：普通住宅一般采用結(jié)構(gòu)圈梁內(nèi)滿足防雷要求的主筋可靠連接作為均壓環(huán)；混凝土結(jié)構(gòu)裝配式住宅的結(jié)構(gòu)梁一般采用疊合梁，可以利用疊合梁(圈梁)現(xiàn)澆層中滿足防雷要求的主筋可靠連接作為均壓環(huán)；鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅的圈梁為鋼結(jié)構(gòu)且施工時(shí)均可靠連接，可以直接利用每層的鋼結(jié)構(gòu)圈梁作為均壓環(huán)。

對于外墻上的欄桿、門窗以及太陽能面板等較大金屬物防側(cè)擊雷的做法同普通住宅相同，即通過防雷接地預(yù)埋件與防雷引下線可靠連接。對于可以直接連接到均壓環(huán)的金屬物，則可以通過防雷接地預(yù)埋件與均壓環(huán)可靠連接；無法直接連接到均壓環(huán)(一般每3層設(shè)置一均壓環(huán))的樓層，其金屬物可以通過疊合梁現(xiàn)澆層內(nèi)符合防雷接地要求的主筋或單獨(dú)敷設(shè)扁鋼與防雷引下線可靠連接，詳見圖6。鋼結(jié)構(gòu)住宅通過預(yù)埋件與鋼結(jié)構(gòu)圈梁可靠連接即可滿足防側(cè)擊雷的要求。

圖6 混凝土結(jié)構(gòu)裝配式住宅外墻金屬物防側(cè)擊雷做法

裝配式住宅的內(nèi)部防雷措施及防雷擊電磁脈沖與普通住宅的設(shè)計(jì)方法以及施工方法相同，本文不再贅述。

5 結(jié)束語

裝配式建筑的形式多種多樣，預(yù)制率高低不同，設(shè)計(jì)難度大小有別，本文僅通過筆者的實(shí)際工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)介紹了幾種比較常見的裝配式住宅電氣設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的要點(diǎn)，希望對電氣設(shè)計(jì)人員在今后的裝配式住宅設(shè)計(jì)中提供一定的借鑒作用，不足之處還望指正。

[1] 裝配式建筑系列標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用實(shí)施指南(裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑)[S]．北京：中國計(jì)劃出版社出版，2016.

[2] 全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施[S]．北京：中國計(jì)劃出版社，2009.

[3] JGJ 242-2011，住宅建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[4] 裝配式建筑系列標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用實(shí)施指南(鋼結(jié)構(gòu)建筑)[S]．北京：中國計(jì)劃出版社，2016.

[5] GB 50057-2010，建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2010.

[6] JGJ 1-2014，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

Key Points of Assembled Type Residence Electrical Design

Dou Chunye / Wang Haisong

Through introducing the background, structural form and construction technique of assembled building, some key points which shall be noticed to the electrical discipline in concrete structure and steel structure assembled type residence are analyzed, including electrical shaft position selection, equipment installation, pipeline reservation, pipeline connection, lightning preventing and earthing practice, etc.

assembled type residence, electrical design, pipeline reservation and connection, lightning prevention and earthing