邵 頲，徐滬安，何佩旖（.上海華健工程建設(shè)咨詢有限公司， 上海 0004；.上海申捷管業(yè)科技有限公司，上海 070）

電纜橋架，屬于在電氣工程中應(yīng)用普遍且用量大的一類產(chǎn)品。經(jīng)過了數(shù)十年的發(fā)展，電纜橋架已經(jīng)從傳統(tǒng)的平板型，經(jīng)過了高強(qiáng)度節(jié)能橋架的升級改型后，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到了新一代的綠色橋架。從生產(chǎn)制造、工藝處理、長壽命運(yùn)行和節(jié)能環(huán)保等方面，性能優(yōu)勢明顯，對綠色建筑性能的體現(xiàn)發(fā)揮了更大作用。本文擬結(jié)合新編制的上海市綠色建筑協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑電氣綠色設(shè)計(jì)應(yīng)用規(guī)范》（送審稿），對相關(guān)的性能參數(shù)和設(shè)計(jì)要求做一些分析，供設(shè)計(jì)同行們參考。

1 電氣綠色設(shè)計(jì)及綠色橋架

在《民用建筑電氣綠色設(shè)計(jì)應(yīng)用規(guī)范》（送審稿）術(shù)語章節(jié)中，提出了電氣綠色設(shè)計(jì)、電氣綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)品和綠色橋架的概念。限于篇幅，摘錄后兩個(gè)術(shù)語的含義如下。

電氣綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)品（electric green design products），按照全壽命期理念，在設(shè)計(jì)開發(fā)階段系統(tǒng)考慮原材料獲取、生產(chǎn)制造、包裝運(yùn)輸、使用維護(hù)和回收處理等各個(gè)環(huán)節(jié)對資源環(huán)境造成的影響，力求產(chǎn)品在全壽命期中最大限度降低資源消耗、盡可能少用或不用含有有害物質(zhì)的原材料，減少污染物產(chǎn)生和排放，從而實(shí)現(xiàn)達(dá)到環(huán)境保護(hù)目的的電氣產(chǎn)品。

綠色橋架（green cable tray），生產(chǎn)過程及工藝處理低碳環(huán)保，部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化，材料節(jié)省顯著的同時(shí)能滿足電纜敷設(shè)的機(jī)械強(qiáng)度和荷載能力，散熱條件良好、電纜傳輸能耗降低和使用壽命長的鋼制橋架。（從嚴(yán)格意義上，綠色橋架也應(yīng)該包括非鋼制的滿足綠色性能的橋架，但基于上海民用建筑市場鋼制橋架占絕大多數(shù)，故僅討論鋼制橋架范疇。）

綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)品的理念，來源于 GB/T 23686-2018《電子電氣產(chǎn)品的環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)》、GB/T 24001-2016《環(huán)境管理體系要求及使用指南》、GB/T 32161-2015《生態(tài)設(shè)計(jì)產(chǎn)品評價(jià)通則》等規(guī)范要求，以產(chǎn)品的綠色制造為最終體現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，側(cè)重產(chǎn)品全壽命周期的綠色化。電氣設(shè)備類產(chǎn)品，主要可參照 GB/T 34664-2017《電子電氣產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計(jì)評價(jià)通則》的具體要求。產(chǎn)品綠色化，是綜合分析產(chǎn)品從原材料選用、生產(chǎn)、銷售、使用、回收和處理等全壽命期的各環(huán)節(jié)對資源環(huán)境造成的影響，做到對能源資源消耗最低、生態(tài)環(huán)境影響最小和可再生率最大。同時(shí)，要求生產(chǎn)企業(yè)的污染物排放狀況、產(chǎn)品質(zhì)量性能、節(jié)能降耗水平和生產(chǎn)工藝先進(jìn)性等，達(dá)到國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。為貫徹落實(shí)綠色發(fā)展方針，國家工業(yè)和信息化部等有關(guān)部委在綠色機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)測試等方面，不斷加強(qiáng)政策引導(dǎo)，開展綠色制造體系建設(shè)，在電子電氣產(chǎn)品領(lǐng)域，頒布了一些綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)品的評價(jià)技術(shù)規(guī)范，推動(dòng)綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)品評價(jià)工作，每年在工信部網(wǎng)站都會(huì)及時(shí)公布更新擴(kuò)容的綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)清單。

2 綠色橋架主要性能

電纜橋架的發(fā)展歷程，可以理解為經(jīng)過了 3 個(gè)階段。從早先的 20 世紀(jì)傳統(tǒng)平板型電纜橋架開始，經(jīng)過 21 世紀(jì)后高強(qiáng)節(jié)能型電纜橋架，橋架的節(jié)能節(jié)材等方面技術(shù)性能有了較大的提升，到現(xiàn)在綠色橋架的新產(chǎn)品問世，使橋架產(chǎn)品有了質(zhì)的飛躍。綠色橋架不僅節(jié)能節(jié)材、剛度強(qiáng)度高，而且生產(chǎn)制造工藝環(huán)保、可持續(xù)回收無污染，使用壽命長久，更精準(zhǔn)地符合目前綠色建筑各性能指標(biāo)的含義。

2.1 力學(xué)性能

相比于傳統(tǒng)的平板型橋架，綠色橋架的強(qiáng)度要高得多，原理在于其產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)中，大幅提高了橋架矩形截面（橋架底板的截面為矩形）慣性矩。截面慣性矩是衡量截面抗彎能力的一個(gè)重要幾何參數(shù)，計(jì)算公式如（1）所示。

式中：Ix—截面慣性矩，m4；

B—計(jì)算截面的寬度，即橋架寬度，mm；

h—計(jì)算截面的高度，普通橋架為板材厚度，綠色橋架為底板加強(qiáng)筋高度，mm。

傳統(tǒng)平板型橋架時(shí)代，在橋架結(jié)構(gòu)單一的大背景下，增加厚度是提高強(qiáng)度的唯一手段，h≤3 mm。綠色橋架中由于其特殊的模壓結(jié)構(gòu)（部分產(chǎn)品也采用加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)等其他形式），使橋架的強(qiáng)度不再由板材厚度決定，通常h≥6 mm，可以大幅降低橋架的板材厚度。根據(jù)理論計(jì)算，綠色橋架的慣性矩至少是傳統(tǒng)平板橋架的 8 倍以上。當(dāng)然，受材料力學(xué)性能的制約，實(shí)際值可能與理論值存在偏差，但兩者依然存在較大差異。

隨著橋架行業(yè)的高速發(fā)展、生產(chǎn)思路的不斷創(chuàng)新、生產(chǎn)設(shè)備的更新迭代，綠色橋架的大規(guī)模低成本生產(chǎn)已成為現(xiàn)實(shí)。

2.2 節(jié)材性能和綠色性能

綠色橋架采用了改變底部截面高度的方式或采取加強(qiáng)筋的方式等來提高橋架強(qiáng)度，于是橋架板材的厚度得以大幅度降低。

在 CECS 31-2017《鋼制電纜橋架工程技術(shù)規(guī)程》中，對不同型式、不同規(guī)格的橋架厚度進(jìn)行了規(guī)定，如表 1所示。

表 1 各類托盤板材最小允許厚度 單位：mm

由表 1 可知，對于同一寬度B的橋架，3 種結(jié)構(gòu)（平板型、波紋底、模壓增強(qiáng)底）的橋架，橋架的厚度差異巨大。

尤其對于大規(guī)格產(chǎn)品（橋架寬度≥600 mm），綠色橋架（波紋底、模壓增強(qiáng)底等）能夠極大程度降低用鋼量。使用綠色橋架可以節(jié)約大量鋼材，相當(dāng)于節(jié)約了制造這些鋼材所使用的鐵礦石、煤炭、電力、生產(chǎn)用水、人力等資源和能源，以及減少了開采鐵礦石和煤炭時(shí)對環(huán)境造成的破壞，減少了發(fā)電和生產(chǎn)鋼材各個(gè)環(huán)節(jié)所排放的廢氣、廢水和固體廢棄物。用鋼量越多，消耗的能源和資源就越多，排放的三廢也就越多。波紋底橋架和模壓增強(qiáng)底橋架之所以能滿足綠色橋架的要求，主要在于其優(yōu)越的綠色產(chǎn)品性能。

綠色橋架的誕生和推廣應(yīng)用，符合“雙碳”國策。橋架行業(yè)規(guī)模巨大增速也較快，使用綠色橋架逐步取代傳統(tǒng)橋架和節(jié)能橋架，其所帶來的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值，較為可觀。

2.3 綠色橋架的耐腐蝕性能

傳統(tǒng)橋架常見表面處理見表 2。

表 2 傳統(tǒng)橋架常用表面處理方式

工廠化鍍鋅板因鋅層薄，只適用于室內(nèi)的干燥環(huán)境；粉末噴涂可以適用于室內(nèi)環(huán)境，但由于塑粉之間通過共價(jià)鍵交聯(lián)，導(dǎo)致耐候性不足，因此不能用于室外環(huán)境。對于室外環(huán)境或強(qiáng)腐蝕環(huán)境，傳統(tǒng)工藝采用熱浸鍍鋅，但浸鋅工藝有高污染，對環(huán)境非常不友好，不屬于綠色工藝。對于更強(qiáng)腐蝕的鹽堿環(huán)境和超強(qiáng)腐蝕環(huán)境，要用到不銹鋼材料，而傳統(tǒng)型橋架若使用不銹鋼，成本極高。

對于綠色橋架，表面處理上不采用熱浸鍍鋅工藝，但可采用彩鋼板材質(zhì)或 VCI 雙金屬無極涂層工藝，以及更為昂貴的不銹鋼材料。綠色橋架常用表面處理方式見表 3。

表 3 綠色橋架常用表面處理方式

彩鋼板、粉末噴涂、VCI 雙金屬無極涂層這些表面處理方式，耐鹽霧性能優(yōu)異，生產(chǎn)過程對環(huán)境影響小，符合綠色工藝的制造標(biāo)準(zhǔn)。對于不銹鋼橋架，不同牌號(hào)的不銹鋼可以適用不同強(qiáng)度的高腐蝕環(huán)境。綠色橋架的節(jié)材屬性可以較大幅度降低不銹鋼橋架的成本，解決不銹鋼橋架在應(yīng)用時(shí)預(yù)算上的超額限制。

3 綠色橋架制造工藝及特點(diǎn)

3.1 結(jié)構(gòu)生產(chǎn)工藝

綠色橋架的制造工藝主要體現(xiàn)在對橋架底板和側(cè)板的結(jié)構(gòu)加工，底板采用模壓或輥壓的方式提高其截面高度，側(cè)板的加工也采用輥壓成型機(jī)壓出 Ω 型槽，提高側(cè)板的抗彎性能，使橋架在施加荷載后不易失穩(wěn)。模壓和輥壓工藝均采用流水線生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定產(chǎn)能提高。

綠色橋架的模壓和輥壓工藝均采用工廠化連續(xù)生產(chǎn)，可以降低生產(chǎn)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。此外，材料板卷可以提前根據(jù)需要的橋架規(guī)格決定寬度，減少了傳統(tǒng)橋架因剪板工序而造成的材料浪費(fèi)。

3.2 預(yù)處理和后處理工藝

常見的預(yù)處理板材是熱鍍鋅板和彩鋼板。熱鍍鋅板是指表面鍍有一層鋅的鋼板，鋅比鐵活潑，可以通過犧牲陽極來保護(hù)鐵免受腐蝕。彩鋼板是以鍍鋅板為基板，經(jīng)過表面預(yù)處理（脫脂和化學(xué)處理）后，用輥涂的方法，涂上一層或多層液態(tài)涂料，經(jīng)過烘烤和冷卻所得的板材。涂層本身可以隔絕水汽和腐蝕性氣體，可以有效保護(hù)鍍鋅板。

后處理是指將橋架加工成型后，再用后處理的方式提高橋架的耐腐能力，從而提高橋架的使用壽命。常見的綠色后處理工藝有：靜電粉末噴涂、VCI 雙金屬涂層。后處理之前的橋架通常為鍍鋅板、彩鋼、不銹鋼。不同的后處理適應(yīng)于不同的使用條件，有各自的優(yōu)劣勢，如噴涂耐濕熱而不耐紫外線；VCI 雙金屬涂層抵擋鹽霧的能力強(qiáng)，但不耐磕碰。

4 不同橋架產(chǎn)品的性能指標(biāo)對比分析和選型

3 種橋架產(chǎn)品的性能指標(biāo)對比見表 4。

表 4 三種不同橋架產(chǎn)品性能指標(biāo)對比情況

鑒于上述分析，筆者認(rèn)為，在電氣綠色設(shè)計(jì)中，綠色橋架的選型應(yīng)用，應(yīng)從全壽命周期角度，貫徹安全可靠、經(jīng)濟(jì)、低碳低耗、健康舒適的理念，重視可回收可持續(xù)的發(fā)展理念。具體有以下幾個(gè)注意要點(diǎn)。

（1）橋架選擇應(yīng)按照荷載要求，結(jié)合強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等條件，滿足安全原則前提下節(jié)約材料。

（2）綠色橋架的選用，應(yīng)考慮全壽命周期內(nèi)電纜的安全運(yùn)行及美觀因素；綠色橋架及其支架，在規(guī)定的使用環(huán)境和負(fù)荷條件下，宜與承載的電線電纜同壽命。

（3）綠色橋架表面處理方式的選擇，應(yīng)根據(jù)工程環(huán)境條件、重要性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較等因素，并考慮產(chǎn)品的使用壽命等特性。

（4）綠色橋架的節(jié)材率，應(yīng)符合現(xiàn)行 GB/T 23639-2017《節(jié)能耐腐蝕鋼制電纜橋架》的規(guī)定，一星級綠色建筑應(yīng)為 20 %，二星級應(yīng)不低于 25%，三星級宜為 30%。

（5）民用建筑各場所中不同用途的橋架，宜通過標(biāo)識(shí)來區(qū)分。

5 結(jié) 語

電纜橋架產(chǎn)品，看似平常普通，實(shí)則蘊(yùn)含技術(shù)要求高，含金量不少。要制造出符合綠色性能要求的高質(zhì)量產(chǎn)品，需要注重選材、工藝、安裝、運(yùn)維等各方面的細(xì)節(jié)，精益求精，不斷研究提高。可喜的是，已有一些企業(yè)走在了行業(yè)的前列，開發(fā)生產(chǎn)出了綠色橋架產(chǎn)品；可幸的是，設(shè)計(jì)師及建設(shè)各方，在項(xiàng)目實(shí)施中，也有了選型的方向。綠色發(fā)展的理念，需要我們一起，一步步通過實(shí)踐落實(shí)貫徹好，為高品質(zhì)的綠色建筑，提供更美好的工作、學(xué)習(xí)和生活環(huán)境。