建筑電氣設(shè)計(jì)施工中與結(jié)構(gòu)相關(guān)問題的探討

郭克強(qiáng)

摘 要：本文針對(duì)建筑電氣設(shè)計(jì)施工中與結(jié)構(gòu)相關(guān)的若干問題進(jìn)行討論，提出設(shè)計(jì)施工中應(yīng)當(dāng)注意的問題及解決方法，供設(shè)計(jì)、施工者借鑒。

關(guān)鍵詞：建筑電氣；結(jié)構(gòu)；防雷

1 利用建筑中的結(jié)構(gòu)鋼筋進(jìn)行防雷與接地

在《建筑防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50057-94)中,多次提到在防雷設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先利用建筑本身的結(jié)構(gòu)鋼筋或鋼結(jié)構(gòu)等自然金屬，作為防雷裝置的一部分，使得在保證安全可靠性的前提下能兼顧經(jīng)濟(jì)性。因此，如何利用建筑物的金屬導(dǎo)體是防雷設(shè)計(jì)中的重要問題。

1.1 屋面結(jié)構(gòu)與接閃器

現(xiàn)代建筑藝術(shù)除了追求立面上豐富多彩的線條外,對(duì)建筑物頂部造型也力求變化。由于新穎的薄殼、雙曲面網(wǎng)架等大量運(yùn)用, 屋面已經(jīng)不能再簡單的分為平屋面和坡屋面, 這給防雷設(shè)計(jì)帶來一定難度。在設(shè)計(jì)中除了應(yīng)按《建筑防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50057-94)中附錄二要求的在屋頂外沿和突出部位等易受雷擊處設(shè)置避雷帶外,直接將屋面結(jié)構(gòu)鋼筋作為避雷網(wǎng)的一部分也非常必要。

出于防水抗裂考慮,屋面結(jié)構(gòu)一般采用現(xiàn)澆混凝土板，其鋼筋由上部鋼筋和下部鋼筋組成,配筋較密,連接點(diǎn)較多,并且板鋼筋均與梁鋼筋綁扎連接形成通路。突出屋面的塔樓、樓梯間等也均通過鋼筋混凝土柱或構(gòu)造柱與下層結(jié)構(gòu)相連。因此, 當(dāng)利用建筑本身的鋼筋作為接閃器時(shí),在結(jié)構(gòu)鋼筋連接的關(guān)鍵部位如柱內(nèi)鋼筋與梁鋼筋綁扎點(diǎn)處進(jìn)行焊接，即可滿足形成電氣通路的要求，也就是GB50057-94第3.3.5條條文說明中指出的：“在雷電流流過的路徑上,有一些并聯(lián)的綁扎點(diǎn)時(shí),就會(huì)是安全的”。該條文說明同時(shí)指出：“利用屋頂鋼筋作為接閃器其前提是允許屋頂遭雷擊時(shí)混凝土?xí)幸恍┧槠撻_及一小塊防水,保溫層破壞”。這對(duì)屋面結(jié)構(gòu)損害不大,不會(huì)影響到建筑物安全。

還有一些值得注意的是，突出屋面的金屬物如金屬架、廣告牌、旗桿、太陽能熱水器、冷水塔、航空障礙燈等,除了其尺寸應(yīng)符合GB50057-94第4.4.1條及4.1.2條規(guī)定外,由于上述金屬物通常通過膨脹螺栓固定在屋面板上,或固定于素混凝土基礎(chǔ)上,故需通過可靠的電氣連接使其形成電氣通路。突出屋面的非金屬物,按GB50057-94第3.3.2條規(guī)定應(yīng)安裝接閃器并與屋面防雷裝置連接。

1.2 利用混凝土柱、墻主筋作為防雷引下線

不同結(jié)構(gòu)形式的各類建筑中均設(shè)有一定數(shù)量的鋼筋混凝土柱,如在砌體結(jié)構(gòu)中設(shè)置的構(gòu)造柱,在混凝土結(jié)構(gòu)中設(shè)置的框架柱、剪力墻等,柱中鋼筋直徑按《建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001第7.3.2條規(guī)定磚混結(jié)構(gòu)中構(gòu)造柱縱向鋼筋最小為4φ12,在框架結(jié)構(gòu)中框架柱配筋通常采用Φ14以上螺紋鋼筋均可滿足GB50057-94中第3.3.5及4.2.1條要求。柱中鋼筋的連接形式通常采用綁扎連接、焊接和機(jī)械連接,按照《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB50169-92)規(guī)定，避雷引下線的連接為搭接焊接，搭接長度為圓鋼直徑的6倍，因此，不允許用螺紋鋼代替圓鋼作搭接鋼筋。另外，作為引下線的主鋼筋在土建中如果是采用對(duì)頭碰焊的（在工程中常用的焊接形式有閃光對(duì)焊和電渣壓力焊,均屬于對(duì)頭碰焊），應(yīng)在碰焊處按規(guī)范補(bǔ)焊搭接圓鋼。

1.3 利用基礎(chǔ)地梁作為接地裝置

建筑物地基的形式可分為無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)、擴(kuò)展基礎(chǔ)、柱下條形基礎(chǔ)、筏形、箱形基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)以及復(fù)合地基。按GB50057-94第3.2.4條、第3.3.5條、第3.4.3條、第4.4.3條規(guī)定,接地裝置應(yīng)在地面50cm以下,第4.3.5條還規(guī)定:防直擊雷的人工接地體距建筑物出入口或人行道不應(yīng)小于3m,當(dāng)小于3m時(shí)水平接地體局部埋深不應(yīng)小于1m或采取絕緣保護(hù)措施。建筑物基礎(chǔ)埋深通常由基礎(chǔ)自身高度、地面下預(yù)埋管線高度及防凍防腐蝕深度等因素決定,一般均大于0.5m。但是在砌體結(jié)構(gòu)中，墻下條形基礎(chǔ)由于建筑防水要求，基礎(chǔ)圈梁通常設(shè)置于標(biāo)高-0.060處，以代替防潮層, 因此不能作為接地裝置。而柱下條形基礎(chǔ)及筏形、箱形基礎(chǔ)在基礎(chǔ)底面設(shè)有肋梁,柱下獨(dú)立基礎(chǔ)及各種類型的樁基礎(chǔ)均設(shè)有基礎(chǔ)拉梁或承臺(tái)梁,以上都可滿足作為基礎(chǔ)接地體裝置的要求。

2 電氣管線的預(yù)埋與結(jié)構(gòu)布置

電氣管線的敷設(shè)方式分明敷和暗敷兩種。明敷是將管線安裝于墻壁、頂棚的表面,對(duì)結(jié)構(gòu)影響不大,而暗敷則完全不同。暗敷中，電氣管線的預(yù)埋是建筑安裝工程中的重要部分。電氣預(yù)埋管線的特點(diǎn)是根數(shù)多,平面布置復(fù)雜,特別是在墻體中的垂直預(yù)埋管線和在樓板中的水平預(yù)埋管線由于削弱了結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面,對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)成一定影響,下面將從幾個(gè)方面加以討論

2.1 垂直預(yù)埋管線在結(jié)構(gòu)墻體中的敷設(shè)

2.1.1 在砌體結(jié)構(gòu)承重墻上的埋設(shè)

砌體結(jié)構(gòu)包括磚砌體、混凝土砌塊砌體、石砌體等。首先,在砌體結(jié)構(gòu)中不允許開設(shè)水平及斜向通槽,水平預(yù)埋管線通常埋設(shè)于每層圈梁中。埋入墻體的垂直預(yù)埋管以前均直接在墻體上剔槽敷設(shè),但是這種做法會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)墻體造成損傷,特別是當(dāng)并列埋設(shè)的管線較多時(shí),對(duì)整個(gè)墻段的承載能力都有影響。按《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50003-2001)中第6.2.14條“不應(yīng)在截面長邊小于500mm的承重墻體、獨(dú)立柱內(nèi)埋設(shè)管線;不宜在墻體中穿行暗線或預(yù)留、開鑿溝槽,無法避免時(shí)應(yīng)采取必要的措施或按削弱后的截面驗(yàn)算墻體的承載力”。目前可行的方法是在砌筑磚墻時(shí)留下120深凹口,寬度可按并列管線數(shù)量采用一磚或半磚,待管線預(yù)埋后采用C20細(xì)石混凝土填實(shí)。

當(dāng)采用空心磚或混凝土空心砌塊時(shí),也有一種方法是利用砌體中的孔洞埋設(shè)管線,按GB50003-2001中第6.2.14條注“對(duì)受力較小或未灌孔的砌塊砌體,允許在墻體的豎向孔洞中設(shè)置管線”。但實(shí)際上常用的KP1型多孔磚孔徑約20mm，DM1型多孔磚孔徑約18mm，都較小,而且砌塊較重,組砌時(shí)要求灰縫錯(cuò)開,故此方法施工不便。

當(dāng)墻體為半磚墻時(shí)，按照規(guī)范,在半磚墻內(nèi)不準(zhǔn)暗敷管線,如不可避免,則采用局部加設(shè)混凝土構(gòu)造柱的形式,將管線埋設(shè)于柱內(nèi)。

2.1.2 在混凝土結(jié)構(gòu)填充墻上的預(yù)埋

混凝土結(jié)構(gòu)中的填充墻僅承擔(dān)墻體本身的自重,常用的有加氣混凝土砌塊、粉煤灰混凝土空心砌塊等,此類材料的特點(diǎn)是強(qiáng)度低,自重輕,即使發(fā)生破壞對(duì)主體結(jié)構(gòu)也無影響。因此,在填充墻上的預(yù)埋僅僅需要考慮抗裂、隔聲等因素,在填充墻上開槽不宜超過墻體厚度的一半。

2.2 水平預(yù)埋管線在結(jié)構(gòu)樓板中的埋設(shè)

結(jié)構(gòu)上樓蓋主要有預(yù)制裝配式樓蓋、現(xiàn)澆混凝土樓蓋以及無梁樓蓋、肋形板樓蓋、疊合板樓蓋等,由于前兩種形式較為常見,這里僅針預(yù)制裝配式和現(xiàn)澆混凝土樓蓋兩種形式加以討論。

2.2.1 水平預(yù)埋管在預(yù)制裝配式樓蓋中的埋設(shè)

預(yù)制裝配式樓蓋包括預(yù)制雙向預(yù)應(yīng)力大樓板和預(yù)制預(yù)應(yīng)力空心板,通常使用的是預(yù)應(yīng)力混凝土空心板。雖然按板的受力鋼筋種類分有冷拔低碳鋼絲、冷軋帶肋鋼筋等區(qū)別,但板的截面形式及受力鋼筋排布形式基本相同。在預(yù)制板樓蓋中布置管線需要預(yù)先向結(jié)構(gòu)專業(yè)了解預(yù)制板的布置方式使管線沿預(yù)制板中圓孔或板縫布置。需要注意的是，在圓孔中布置管線時(shí),引出鑿孔要避開板受力主筋位置。當(dāng)管線沿板縫布置時(shí),由于通常板縫寬度為20-30mm,預(yù)埋管線會(huì)導(dǎo)致灌縫難以密實(shí),可與結(jié)構(gòu)專業(yè)商量采取40-50mm板縫,在板縫中附加一根φ12鋼筋加以解決。

2.2.2 水平預(yù)埋管線在現(xiàn)澆混凝土樓蓋中的埋設(shè)

隨著混凝土材料變化和施工技術(shù)的進(jìn)步,現(xiàn)澆混凝土樓蓋成本逐步降低,施工工藝逐步簡化,運(yùn)用范圍越來越廣泛。電氣管線在現(xiàn)澆板中的平面布置方式較為靈活,但應(yīng)注意不宜將管線在現(xiàn)澆板內(nèi)交叉，也不可并排布置,同時(shí)按《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施》電氣部分第5.1.9條中指出：敷設(shè)在鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓板內(nèi)的電線管最大外徑不宜超過板厚的1/3。這是由于現(xiàn)澆板的板厚一般為80-150mm,管線對(duì)混凝土截面的削弱比較大,而且通長的管線會(huì)在混凝土板內(nèi)造成薄弱帶，處理不慎就會(huì)引起混凝土板開裂,或留下工程隱患。

在現(xiàn)澆板中敷設(shè)的水平預(yù)埋管也應(yīng)采取預(yù)防機(jī)械損傷措施,埋設(shè)于現(xiàn)澆板內(nèi)的管線彎曲半徑不小于管外徑的10倍。

3 結(jié)束語

以上這些只是筆者在實(shí)際的設(shè)計(jì)、施工中的幾點(diǎn)思考，希望能為廣大讀者提供參考借鑒之用。當(dāng)然，在實(shí)際工程中，還有很多值得注意的地方。我們應(yīng)該在完成本專業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)，注意與其它專業(yè)的配合與協(xié)作。