超高層建筑電氣設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)解析

楊 冬

中國建筑上海設(shè)計研究院有限公司天津分公司

超高層建筑電氣設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)解析

楊 冬

中國建筑上海設(shè)計研究院有限公司天津分公司

超高層建筑(Extra-high building) 指建筑高度大于100m的民用建筑。超高層建筑是運用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)創(chuàng)造出的震撼人心的作品，通常作為展現(xiàn)一個城市的形象和實力的地標性風景呈現(xiàn)，在采暖、空調(diào)、給排水、供電、智能控制等系統(tǒng)設(shè)計過程中運用一系列全新科學(xué)技術(shù)的綜合產(chǎn)物。超高層建筑具有建筑規(guī)模大，建筑高度高的特點，這使其具有用電負荷大、輸配電距離長、變配電系統(tǒng)復(fù)雜、供電安全性要求高、雷擊風險大、若發(fā)生火災(zāi)撲救困難、人員密集疏散時間長等特點。由于其對建筑安全性、可靠性的特殊要求，給電氣設(shè)計帶來的變化是十分巨大的。

超高層建筑；電氣設(shè)計；技術(shù)

超高層建筑電氣設(shè)計人員應(yīng)該充分的了解電氣相關(guān)知識，設(shè)計出合理的科學(xué)的方式，這樣才能夠最大限度的保證超高層建筑的安全性與穩(wěn)定性。我國相關(guān)部門針對超高層建筑電氣設(shè)計提出了明確的規(guī)定也制定了一系列的規(guī)范與標準，在設(shè)計超高層建筑電氣系統(tǒng)時應(yīng)該嚴格的遵循國家要求，并結(jié)合實際情況，這樣才能保證超高層建筑的電力使用安全。

1 超高層建筑特點及其發(fā)展現(xiàn)狀

隨著近年來經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市化，農(nóng)村向城市的流動也愈加明顯，與此同時也帶動著建筑行業(yè)如火如荼的發(fā)展。但隨之而來的城市用地緊張的問題也日益凸顯出來，超高層建筑不僅成為了有效緩解用地的措施之一，同時，超高層建筑運用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代建筑技術(shù)，也創(chuàng)造了展現(xiàn)一座城市形象和文化的風景，是現(xiàn)代城市的給排水系統(tǒng)，供電，智能控制綜合一體的產(chǎn)物。

超高層建筑一般是指建筑高度大于100m的民用建筑，其還有建筑面積大，電氣設(shè)備多的特點，尤其是電氣設(shè)計在超高層建筑設(shè)計占據(jù)了重要地位，同時也屬于超高層建筑中具有較高技術(shù)難度的工程。下面本文將從超高層建筑供配電系統(tǒng)、消防報警系統(tǒng)和照明系統(tǒng)設(shè)計進行詳細分析超高層建筑的電氣設(shè)計。

2 超高層建筑電氣設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究重要性

我國在1976年在廣州建成了國內(nèi)第一棟超高層建筑— —廣州白云賓館。該建筑高度為112m，共33層，是當時國內(nèi)第一高樓。近幾年，隨著建筑行業(yè)的進步和相關(guān)技術(shù)、材料的不斷優(yōu)化，我國的超高層建筑逐漸增多(如圖1)。且其功能較為綜合，包括酒店、金融等多種業(yè)態(tài)。電氣設(shè)備在超高層建筑中應(yīng)用較多，設(shè)計難度較大，隨著建筑數(shù)量的增多和高度的不斷增長，建筑設(shè)計中的電氣設(shè)計的要求日益提高。因而，為了保證建筑質(zhì)量，提升建筑安全性、可靠性，必須要加強對電氣設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)的研究，提高技術(shù)水平，以保障超高層建筑的使用安全。

3 超高層建筑電氣設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 選擇合適的電源與電壓

在選擇超高層建筑的電壓與電源時，應(yīng)該綜合考慮問題，需要選擇合適的符合等級與電容量，還要考慮本地對于供電的實際需求。為了保證電氣設(shè)計的可靠性與安全性，電氣系統(tǒng)中需要設(shè)定兩個電源進行供電，并且還要保證兩個電源是屬于不同的電網(wǎng)， 如果電源屬于同一個電網(wǎng)，促使應(yīng)該避免電源在電路上的聯(lián)系。這樣能夠保證某一個電源斷電時，另一個電源能夠保證電氣系統(tǒng)所需負荷。超高層建筑的使用功能不同， 對于電氣設(shè)計的要求也存在著較大的差異，其中最為關(guān)鍵的是電氣系統(tǒng)中的變壓器規(guī)模，需要根據(jù)超高層建筑的實際需求而設(shè)定。由于超高層建筑自身的規(guī)模較大，因此對于電壓的相求較高，電壓線路的供電能力有限，此時可以使用多個小型電源來實行供電。在設(shè)計電氣方案時，首先應(yīng)該與當?shù)氐碾娏Σ块T取得聯(lián)系，并了解市政電網(wǎng)的運行情況， 從而保證超高層建筑電氣系統(tǒng)中使用合適的電壓與電源的等級。

圖1 國內(nèi)超高層建筑項目示例

3.2 防雷系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)

依據(jù)規(guī)范，超高層建筑物應(yīng)劃為第二類防雷建筑物，由于超高層建筑物的用戶多為重要企業(yè)辦公或特級，一級金融機構(gòu)，五星級酒店等。從使用性質(zhì)和價值等多角度考慮，系統(tǒng)的雷電防護等級宜按2級設(shè)計。設(shè)計時應(yīng)計算建筑物年預(yù)計雷擊次數(shù)，防雷裝置攔截效率、超高層建筑各項雷擊風險指數(shù)均很高。由于超高層建筑的建筑高度均超過滾球半徑，所以有側(cè)擊雷擊中建筑物中上層表面的幾率，具體實施應(yīng)采用防直擊雷、側(cè)擊雷、閃電感應(yīng)、電磁脈沖等措施，并做好總等電位連接。此外強電機房，智能化電子信息機房接地宜采取接地干線方式，各層強、弱電機房分別接至強、弱電豎井內(nèi)的接地干線上。如果在超高層的屋頂設(shè)有直升機的停機坪，那么安全區(qū)內(nèi)不設(shè)避雷針。設(shè)在安全區(qū)以外的避雷針上應(yīng)裝設(shè)航空障礙標志燈。此外，在進行防雷接地的安裝時，應(yīng)提高焊接工人的安全意識和焊接技術(shù)，嚴格按照設(shè)計要求來進行焊接，同時在施工前，施工單位也要對焊接工人進行相關(guān)的專業(yè)培訓(xùn)，并嚴格要求焊接工人依據(jù)相關(guān)法律規(guī)定對避雷引下線正確連接。

3.3 變電站與配電站的設(shè)計

由于超高層建筑自身的特點，使得超高層建筑電氣設(shè)計與一般的建筑存在著差別。在對變電站與配電站設(shè)計時，應(yīng)該考慮供電半徑，并選擇合適的低壓配電線路。在電氣設(shè)計中，建筑高度200m是一個界限。

3.4 電氣設(shè)計中的智能系統(tǒng)

超高層建筑智能化系統(tǒng)十分復(fù)雜，功能要求非常完備。主要包括通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無線信號增強系統(tǒng)、多媒體數(shù)字會議系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)與消防聯(lián)動系統(tǒng)、智能化系統(tǒng)集成、出入口控制系統(tǒng)等。其應(yīng)用十分復(fù)雜，因而在設(shè)計中需要設(shè)計人員充分考慮其合理配置。并在日后的開發(fā)和應(yīng)用中，遵循節(jié)能、綠色環(huán)保的而原則，運用自動監(jiān)控系統(tǒng)對機電設(shè)備進行監(jiān)控，采用電氣環(huán)保技術(shù)，最大限度的節(jié)省能源，保證綠色環(huán)保，為人們提供健康、高效的使用空間。

總之，以上是對超高層建筑電氣設(shè)計中幾個關(guān)鍵系統(tǒng)的設(shè)計進行歸納分析，實際中不同的建筑類型的電氣設(shè)計還應(yīng)該因地制宜，并充分對系統(tǒng)的安全性，系統(tǒng)性，環(huán)保性等方面進行充分的分析和論證進行實際設(shè)計和實施。

[1] 孔嵩. 超高層建筑電氣設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)解析[J]. 建筑電氣，2015，05：39-44.

[2] 濮松奇. 論超高層建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計與安裝要點[J]. 科技與企業(yè)，2013，16：239-240.