装配式混凝土结构建筑电气设计探析_林信坤.pdf

2023 年第 06 期总第 300 期福 建 建 筑Fujian Architecture&ConstructionNo 062023Vol300装配式混凝土结构建筑电气设计探析林信坤(福建建工装配式建筑研究院有限公司 福建福州 350001)摘 要:结合装配式混凝土结构建筑工程实践,探讨装配式混凝土结构建筑电气管线分离主要措施、装配式建筑电气预埋技术以及装配式建筑电气设计存在问题和应对措施,明确管线分离技术是装配式建筑电气设计的核心,将是装配式建筑电气设计发展趋势。关键词:装配式建筑;管线分离;电气预埋技术;管线连接;叠合楼板中图分类号:TU85 文献标识码:A 文章编号:1004-6135(2023)06-0127-03Analysis of Electrical design of prefabricated concrete structure buildingLIN Xinkun(Fujian jiangong Prefabricated Research Institute Co.LTD,Fuzhou 350001)Abstract:Based on the construction practice of prefabricated concrete structure,this paper discusses the main measures for separation of e-lectrical pipelines in prefabricated concrete structure buildings,the electrical embedding technology of prefabricated buildings and the exist-ing problems and countermeasures in the electrical design of prefabricated concrete structures,it is clear that pipeline separation technologyis the core of electric design of prefabricated building,and also the development trend of electric design of prefabricated building.Keywords:Prefabricated building;Pipeline separation;Electrical embedding technology;Pipeline connection;Composite floor slabs作者简介:林信坤(1974.9-),男,高级工程师。E-mail:253632465 收稿日期:2023-04-170 引言在国家有关政策、智能建造及“双碳”目标要求下,装配式建筑比重越来越大,对机电设计提出了新的要求。目前,装配式建筑机电设计相关的规范或标准相对较少,本文结合装配式混凝土结构建筑工程实践,探讨装配式混凝土结构建筑电气设计以及工程实践中经常出现的问题。1 装配式建筑设计流程装配式建筑设计要实现设计通用化、标准化1,电气设计要紧密配合建筑、结构、水、暖等专业,加强预制构件深化设计配合,以满足装配构件工业化生产需要,实现现场快捷施工,从而减少环境污染,降低碳排放量,为建筑全生命周期维护管理提供必要条件。装配式建筑设计流程如图 1 所示2。图 1 设计流程框图2 装配式建筑电气设计主要关键技术2.1 装配式建筑电气管线分离技术管线分离技术是基于装配式建筑 SI 体系,支撑体 S 指建筑的框架,具有耐久性。其既含主体结构,也包括建筑保持长久不变的部分,如设备管井、外围墙体等;填充体 I 指填充进支撑体的部分,具有灵活性,主要指内部装饰装修及设备管线等。目前,建筑合理使用寿命一般不少于 50 年,而电气设备管线使用寿命一般不大于 20 年,显然二者使用年限存在差别。因此,在装配式建筑中,采用管线分离技术,是避免电气设备管线在建筑全寿命周期内的维修、更换对建筑结构影响的关键技术;同时,采用管线分离技术,也会简化装配构件,降低工程造价。装配式建筑电气管线分离主要措施如下:(1)利用电气管井,将其设置在预制楼板区域外,管井楼板为现浇楼板,电气竖向管线集中敷设在电气管井内。(2)利用建筑吊顶、地面架空层空间,管线在建筑吊顶或地面架空层空间内敷设,尽量避免管线交叉,减少管线占用空间;管线较少时,可采用局部吊顶,将管线集中敷设在局部吊顶内。(3)利用建筑墙体与装饰面之间的缝隙,及预制板(墙)之间的缝隙,敷设管线。128 福 建 建 筑2023 年(4)利用建筑墙体装饰面层及地面面层敷设管线。(5)在预制的轻质内隔墙(板)中敷设管线。(6)对于较大电气设备,在设计阶段,尚未确定设备采用的品牌,设备安装尺寸也无法确定。为避免因品牌改变而造成预制构件报废,较大电气设备机房楼板采用现浇楼板。(7)其它管线分离技术:对于无吊顶的建筑,线路穿管沿顶板或结构梁下明敷,在需穿梁处预留套管,管线尽量横平竖直敷设,尽可能敷设在顶板与墙体交界处,使得管线整体美观,以便于日后管线维护更换;管线敷设及点位设置还可与装修设计配合,按照装修效果及业主需求,在装修线角、建筑墙体的踢脚线等隐蔽位置敷设管线,并结合家具、设备布置设置点位,既达到管线分离目的,又避免管线明敷设对装修效果的影响;对于有采暖建筑,还可以利用地板采暖层,电气管线与地暖共层敷设,实现管线分离。采用管线分离技术后,电气管线做法和非装配式建筑明敷的管线做法基本一致。但这将增加施工现场工作量,也给模块化、标准化设计施工带来困难,需要通过加强设计,采用建筑信息模型(BIM)等技术,实现管线预先在工厂加工、现场组装,减少施工现场湿作业量。2.2 装配式建筑电气预埋技术在实际工程建设中,考虑到装饰装修效果需要以及工程造价等因素,不可避免会在预制构件、墙体上安装电气设备及敷设管线,无法实现管线分离。在工程设计中,通常在预制构件、墙体中预留预埋接线盒或预埋设备固定件,在预制构件、墙体或现浇层内敷设电气管线。电气预埋主要内容有:(1)照明系统(含疏散照明系统):灯具安装位置,在结构预制板上预留预埋接线盒;照明开关控制管线竖向位置,需在结构预制板预留圆形穿线孔。(2)火灾自动报警系统:系统中的探测器、手动报警按钮、消防电话插孔、声光警报器及消防应急广播等点位安装位置,在结构预制板上预埋接线盒或预留圆形穿线孔。(3)弱电智能化系统:综合布线、有线电视、门禁、视频安防监控等系统,需要位置在结构预制板上,预埋接线盒或预留圆形穿线孔。(4)配电箱、控制箱、智能化弱电箱等,一般不暗装在预制墙(板)上。如不可避免需暗装时,应在预制墙(板)上预留设备箱安装空间。(5)金属槽盒与预埋管线连接处,需预埋接线盒。2.2.1 装配式建筑电气点位预留在预制构件中设置点位,不仅要考虑使用功能需求,还应结合结构专业确定的预制构件模数,以满足模块化、标准化设计需要,尽可能减少构件模数;点位预留,通常采用标准的 86 型接线盒,事先在预制墙、构件内预埋。在叠合楼板底部安装的灯具、报警探测器、应急广播等设备,需要预埋深型接线盒,使管线相连接能够在叠合楼板现浇层内进行。在预制构件中点位预留,需进行准确定位,配合结构专业完成预制构件深化设计。同时,在设计阶段,应能够及时发现点位预留问题,避免因点位预留不足、定位不准确、点位重叠等原因,造成现场施工剔凿、切割而破坏预制构件结构安全性,甚至造成预制构件报废。2.2.2 装配式建筑电气管线预埋预留电气管线通常采用在预制墙、构件中预留预埋,或在结构现浇层内敷设的两种预埋预留方式。在预制墙体、全预制楼板、预制构件空腔内敷设的管线,一般随结构构件在工厂生产加工时,一次预埋成型;对于采用叠合楼板的装配式建筑,水平敷设的电气管线通常采用在叠合楼板现浇层内敷设,当有导管穿越叠合梁时,需在叠合梁上预留套管。叠合板现浇层厚度,除从结构自身安全考虑外,还要考虑管线敷设要求。因此,需合理化设计电气管线走向,通过采用建筑信息模型(BIM)等技术,尽量避免管线在叠合板现浇层内交叉敷设,尤其要避免出现三层管线的叠加情况,从而减小叠合楼板现浇层厚度,降低工程造价。结构采用集成楼盖时,利用集成楼盖上下板之间的空隙敷设电气管线,也是属于在预制构件空腔内敷设管线的形式。但如何利用集成楼盖楼板密肋间的空间,需在设计时配合结构专业,尽量避免管线敷设对结构影响,同时也能达到电气管线集成化工业化目标。2.2.3 装配式建筑电气管线连接电气管线连接,不但要考虑建筑美观及使用要求,还要考虑管线维修更换方便,墙板结构安全等。电气管线连接主要有以下 3 种。2.2.3.1 预制构件之间的管线连接为减少搬运及现场施工过程中,损坏突出来的导管,导管连接接头尽可能地预留预埋在预制构件内。2.2.3.2 预制构件内的导管与现场导管之间的管线连接(1)顶部现浇层导管与预制构件内的导管的连接;2023 年 06 期 总第 300 期林信坤装配式混凝土结构建筑电气设计探析129(2)顶部现浇梁内导管与预制墙中导管的连接;(3)地面现浇层内导管与预制墙中导管的连接。管线连接接头一般设于预制构件内,既不影响外部美观,也减少损坏凸出来的导管。为方便现场施工,现场导管与预制墙中预埋的导管连接,需预留足够的操作空间。管线连接后,操作空间采用混凝土浇筑。2.2.3.3 集成式厨卫与电气管线连接按照集成式厨卫预留好的强弱电线路及辅助等电位连接接口位置,将外部管线预埋到位,并与集成式厨卫预留的接口相连接。2.3 装配式建筑电气雷电防护技术(1)接闪器设置为了防止屋面渗水,目前装配式建筑屋面层一般采用现浇楼板,屋面接闪器做法与非装配式建筑做法无明显区别。当建筑设有预制式女儿墙时,需在预制式女儿墙顶部预埋预留接闪带支架支撑件,以便现场在预制式女儿墙上安装接闪带;当预制式女儿墙顶设有金属压顶且其厚度满足要求时,可直接利用金属压顶作为屋面接闪器。(2)防雷引下线优先利用建筑物结构金属体做防雷引下线。对于预制剪力墙板结构,结构通常设置有现浇剪力墙,对预制剪力墙板进行固定和连接,可利用现浇剪力墙内纵向钢筋通长焊接做防雷引下线,这与非装配式建筑做法基本一致。当防雷引下线利用预制柱内钢筋时,则要求作为防雷引下线预制柱内的钢筋做可靠的电气连接。作为防雷引下线预制柱内的钢筋上部,通过屋面现浇层内主筋,与屋面接闪带可靠连接;防雷引下线预制柱内的钢筋的竖向连接,可采用预制柱柱头预留与主筋焊接的专用连接板,并在楼板现浇层上下焊接,也可采用预制柱连接处预埋钢板并用同截面钢筋进线跨接。防雷引下线预制柱内的钢筋下部,通过现浇承台顶面设置的预埋件,与现浇承台内的钢筋可靠连接,或者通过预制柱面设置的预埋连接板,与现浇承台内的钢筋可靠连接。(3)其它防雷措施装配式建筑金属门窗等外墙金属构件防侧击雷及辅助等电位设置,关键是事先在预制构件墙、板、梁内预留预埋好连接板。为此,要求电气设计紧密配合结构专业,构件深化设计时在预制构件上精确定位,预留预埋好连接板。对于采用叠合楼板的装配式建筑,可利用叠合楼板及叠合梁的现浇层内钢筋,实现建筑防雷侧击及辅助等电位设置。3 装配式建筑电气设计存在问题及应对措施由于电气专业与结构专业配合不到位,工程中常常出现预制构件上预留预埋缺失或不准确的现象。装配式建筑电气设计经常出现以下问题:(1)电气在预制构件上预埋预留的点位多,在构件深化设计时,专业间配合不紧密,造成构件预埋接线盒及预留孔洞缺失;有的由于电气专业对结构专业设计不够了解,对需预留预埋的点位,未提资给结构专业,造成构件预留预埋缺失。(2)接线盒预埋位置不正确,接线盒预埋未结合结构拆分方案,在预制构件边缘预埋接线盒,造成预制构件搬运及现场安装过程中接线盒损坏。(3)预埋预留的管线接口未设在预制构件内,突出预制构件的线管,极易在搬运及现场安装过程中破损。(4)预制构件现浇层管线众多,出现管线交叉,造成现浇层厚度增加。(5)电气设计习惯性地采用镜像表达(如楼梯间位置),使得结构构件模数增加,增加不必要的工程造价。(6)电气线路敷设不合理,使得局部管线集中,现场管线无法穿过桁架钢筋,造成现场施工切除桁架钢筋。为此,电气设计专业人员需加强对结构相关知识了解,避免因电气设计不一致性,而增加结构构件模数;同时在设计过程中,要加强专业间配合。电气专业要根据结构初步布置的叠合板方案,初步判断并提醒结构专业预留预埋管线较多的叠合板区域;在施工图设计时,电气专业还要结合最终叠合板拆分布置情况,进行优化设计,对优化后的点位(含开洞)进行准确定位,并提资给结构专业,进行构件深化设计。4 结语目前尚需完善有关装配式建筑机电设计规范及标准,应加快研发通用的机电部品部件,以适应装配式建筑建设发展需要。总之,管线分离技术是装配式建筑电气设计的核心,也是装配式建筑电气设计发展趋势。参 考 文 献1 JGJ/T 398-2017 装配式住宅建筑设计标准S.2019.2 20D804 国家建筑标准设计图集:装配式建筑电气设计与安装S.2020.