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裝配式建筑電氣管線設計 管線分離及疊合樓板預埋配管設計方法

  隨著國內建筑工業化的發展及國家政策的引導建筑工業化技術標準體系的技術研究越來越成為國家關注的重點。傳統的高能耗、高消耗的建造技術在建造過程中產生了大量建筑垃圾,已經對我國的生態環境造成了浪費和破壞,不利于我國經濟可持續發展。對此國家相繼出臺了一系列支持和推進建筑工業化發展的政策和指導性文件,目的就是要加快建筑工業化技術的推廣和發展,使我國的裝配式工業化建筑技術能夠持續健康發展。

  建筑工業化的特點是標準化、模塊化、重復化和通用化。目前我國推行的裝配式建筑中大量采用預制混凝土(PC構件)技術,即把事先做好的梁、板、柱及墻體等PC構件運到施工現場后象搭樂高積木樣再進行組裝。對于電氣專業來說,電氣配管如何配合建筑預埋在預制結構體上或集成在建筑裝飾面層內的一體化設計就成了研究的關鍵。

1 公共部位電氣系統的管線設計

  對于裝配式住宅建筑而言,底層及標準層公共區域一般采用傳統的建造模式,以現澆方式為主,套內建筑墻體及樓板才會以裝配式預制構件為主。基于上述建筑建造原則,在住宅電氣設計中,總配電房、通信機房通常設置于底層,標準的樓層強弱電配電間設置于公共區域內。在此公共區域內敷設的水平電氣管線宜在公共區域的吊頂內敷設,當受條件限制必須做暗敷設時,可敷設在現澆層內,以減少在預制構件中預埋大量電氣管線。對于豎向管線可集中敷設在預留的孔洞內,垂直電纜橋架及管線通過事先預留的孔洞明裝,電氣管線與結構體系脫離。

  對于設置在公共區域內的需要穿越樓板引上及引下的照明及火災自動報警系統管線,可將引上、引下配電管線預埋在現澆混凝土墻體內,而不是預埋在預制墻板內。以滿足預制構件墻板預埋管線標準化、模塊化設計要求。單元強弱電豎井布置如圖1所示。

2 套內住宅電氣預埋配管設計方法

  通過筆者對工業化居住建筑電氣配管集成設計的研究及市場調研發現,電氣配管敷設在工業化建筑體內主要有以下3種方式

  a.采用標準化預制構件生產技術,對預埋在預制混凝土墻體(PC構件)內的電氣配管進行標準化、模塊化的設計,從而將其集成到建筑PC構件中。工廠工人根據設計好的深化設計圖紙,對預埋在PC構件內的電氣配管及接線盒進行準確定位,并在PC構件板上預留出足夠的操作空間,以降低施工人員對預埋在現澆昃疊合樓板上的電氣配管與預埋在PC構件內的電氣配管直接對接的精度要求對于在疊合樓板內的電氣配管預埋,由于疊合板底板上部現澆混凝土層厚度僅為70m左右,在疊合板上可排布的配管空間有限,需要盡可能對強弱電預埋配管分層、錯位布置以減少管線二次交叉,避免出現管線三次交叉的情況,以免造成預埋配管外露。電氣預埋管外伸大樣示意如圖2所示。

  有關住宅單元強弱電配電箱不宜設置在PC構件內而應設置在現澆墻體內的做法,筆者認為人可不必擔心,從技術上分析只要安裝在各單元客廳內的住戶配電箱與信息配線箱分開、交錯布置,在不影響結構安全的前提下都可以通過生產模具將強弱電箱體提前預制在PC構件墻體內。預埋在疊合樓板內的電氣配管如圖3所示,配電箱安裝在預制墻體內做法如圖4所示,配管預埋預留操作空間做法如圖5所示。

  b.電氣配管與建筑結構體系采用分離設計。主要利用建筑墻體與內裝飾面之間的縫隙敷設電氣配管,從而省去了在建筑結構體內預留預埋電氣配管的過程,降低了建筑構造對各專業的配合度要求。電氣配管與結構體分離做法基本等同于傳統的電氣施工做法。只有少量預埋在現場疊合樓板現澆層內的照明燈具接線盒為了露出疊合樓板而需要采用深100的接線盒,接線盒的預埋位置還需要考慮結構安全,不能敷設在預制構件的接縫處。與配管預埋在預制墻體內敷設相比,通過采用分離結構設計的電氣配管可以直接鋪設在輕質隔墻中而不需要預制。電氣接線盒及配管也不需要精確定位,能在不損傷結構的情況兄下自由改變、更換電氣配管,可靈活應對不同的建筑裝修風格設計需求。但由于電氣配管需要在現場敷設施工而不能事先預制在構件內,標準化、模塊化喪配率及生產施工效率都較低。電氣配管安裝在裝飾面層墻體及面層地板內與結構體系分離的做法如圖6所示

  c.采用集成樓蓋(雙層樓板)的電氣配管技術。利用預制密肋板作為樓板結構受力體系,結構上下板和肋都采用預制,利用上下板之間的空腔安裝機電管線。以達到裝配建筑機電管線模塊化、標準化設計要求,如圖7所示。

  設備管線預埋在結構樓板空腔內的做法在國外已很普遍,也有成熟案例的應用,與國內目前普遍采用的預埋在現場疊合樓板二次現澆層上的電氣配管技術相比,預埋在結構樓板空腔內的設備管線,可以在工廠內根據圖紙進行模塊化、標準化生產,運至施工現場后,可根據不同的組合在現場進行裝配,從而減少了現場預埋濕作業的工作量預埋在結構樓板空腔內的管線可根據建筑構件形式組成不同的管線接口模塊,各管線模塊之間的連接通過管線接口技術在現場進行靈活組裝,避免了傳統預埋電氣配管的施工做法,基本實現了電氣配管與主體結構的分離設計,具有較高的靈活性和適用性。如何合理利用樓板密肋間的空間,配合工業化電氣集成管線技術,值得進一步研究和探討。

3 整體廚房、整體衛浴技術

  與傳統的廚房及衛浴設施設計相比,裝配式廚房、衛浴采用模塊化設計和組裝,所有的電器元器件在設備出廠時就已集成,模塊間的布線可采用標準化預制電纜,接頭可以直接在工廠封裝,使現場能夠即插即用,提高了現場安裝效率。

  整體衛浴根據規范定義為“由一件或一件以上的衛生潔具、構件和配件經工廠組裝或現場組裝而成的具有衛浴功能的整體”。對于電氣設計專業來說,整體衛浴內部的電氣線路在工廠已設計并制造完成,在現場只需在衛生間頂部預留電源及接地接線盒接口方便整體衛浴設備管線接入,而無需再進行額外布線。浴室的電氣控制開關及等電位接地箱應置于整體衛浴閫外,整體浴室內所有裸露的金屬管線相互連接及接地都已在工廠內預制好,只需通過對外預留的PE線的接線端子與預埋在衛生間內的輔助等電位端子箱相連即可。

  整體廚房根據規范定義為“將廚房家具、廚房設備和設施進行整體布置設計而建成的供使用者進行炊事、餐飲等活動的功能空間”。由于人們生活方式的不同,需要對廚房進行模塊化設計,使櫥柜通用化和系列化,以此來滿足人們對廚房多樣化的要求。廚房用電設備較多采用獨立回路供電。配合整體廚房機電一體化的設計,需要在廚房間吊頂部位預留電源接線盒,以方便整體廚房設備管線接入。目前電表和水表都已做到在公共走道設備管井內統一安裝只有燃氣表計安裝位置還未作統一的規定,大部分都安裝在住宅廚房單元內,因此燃氣表的安裝位置對廚房的裝修及使用影響很大。隨著技術的進步,采用遠程抄表技術管理替代傳統的抄表方式也越來越多。為了配合遠程抄表技術則需要在燃氣表旁預留網絡接口。為了減少弱電管線的預埋,方便集成,設于廚房的燃氣表計量可考慮采用無線遠傳數據技術,預埋的管線與設備接口應相互匹配,并滿足燃氣表計量及使用功能的要求。

  由于我國缺乏整體廚房、整體衛浴各種產品標準化、模塊化、配套化及統一的標準及規范,整體衛浴及整體廚房技術還遠未普及,造價也偏高,這也限制了整體衛浴及整體廚房技術進一步推廣和應用。

4 工業化住宅建筑的防雷與接地設計

  裝配式住宅的防雷與接地做法應符合國家現行標準GB50057-2010《建筑物防雷設計規范》的規定。

  當建筑結構形式為剪力墻結構裝配式建筑時,防雷接地做法基本等同于非裝配式建筑,根據防雷等級要求在屋面設置接閃器,直接利用鋼筋混凝土中的主筋作為防雷引下線及接地網。當建筑結構形式為裝配式框架結構并利用實體柱子主筋作為防雷引下線時,需要把兩段實體柱內的等截面鋼筋焊接起來,以達到貫通的目的。當建筑物高度大于45m時需要采取防側擊雷的措施。裝配式住宅可利用結構圈梁中鋼筋與引下線主筋可靠連接作為均壓環;對于45m以上外墻上的欄桿、門窗等較大金屬物可直接通過預埋件與均壓環可靠連接。為了方便外墻上的欄桿、門窗等較大金屬物與均壓環連接,應每兩層就設置均壓環并同防雷裝置引下線作可靠連接。

5 結語

  隨著經濟的不斷發展,人們對生活品質的追求也越來越高,人們可能多次對自己所居住的空間內部重新進行分隔與裝修,這就需要對住宅空間進行可變式設計來不斷滿足住戶靈活多變的需求。目前在我國建造的保障性住房裝配式建筑項目中,大量的還是沿用電氣配管預埋在現澆樓板內及PC構件內的施工做法,配管及接線盒預埋位置相對固定,不利于設備的維護和更換。

  采用電氣配管與建筑結構體系分離設計是一個比較好的解決方案。但如果只是單純地采取設備管線與結構主體分離設計而不是通過新的技術措施把設備管線集成到建筑結構體系中的話,還是與裝配式建筑強調的標準化、模塊化設計理念相違背。而電氣管線預制在雙層樓板內的集成樓蓋(雙層樓板)的電氣配管技術的出現較好地解決了這一問題,它巧妙地對安裝在樓板內的電氣管道進行合理拆分和組裝,既滿足了裝配式住宅預制電氣配管標準化、模塊化的建造要求,同時又能減輕現場施工人員預埋的工作量,為今后同類型裝配式建筑項目電氣管線的集成設計的實施提供一種新的設計思路。

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