裝配式住宅電氣設計要點

竇春葉 / 王海松

(濟南中建建筑設計院有限公司，山東 濟南 250101)

裝配式住宅電氣設計要點

竇春葉 / 王海松

(濟南中建建筑設計院有限公司，山東 濟南 250101)

介紹裝配式建筑的背景、結構形式以及施工工藝，分析了混凝土結構以及鋼結構裝配式住宅設計中電氣專業(yè)應注意的一些要點，包括電井選址、設備安裝、管線預留、管線銜接及防雷接地做法等。

裝配式住宅 電氣設計 管線預留及銜接 防雷接地

0 引言

隨著我國城市化進程的加快，工業(yè)產能嚴重過剩，環(huán)境污染日益加重，為了節(jié)約資源，減少環(huán)境污染，提高勞動生產效率和質量安全水平，促進建筑業(yè)與信息化、工業(yè)化的深度融合，國家開始大力發(fā)展裝配式建筑，為建筑業(yè)帶來了一場重大變革。本文針對混凝土結構及鋼結構兩種形式，詳細介紹并分析了電氣專業(yè)在裝配式住宅設計時應注意的一些要點。

1 結構形式

裝配式建筑是指用預制的構件在工地裝配而成的建筑，裝配式建筑將部分或所有構件在工廠預制完成，然后運送到施工現(xiàn)場進行組裝，其按結構形式主要分為鋼結構、混凝土結構和木結構3種，主要預制件分為樓板、梁、柱及剪力墻等，根據(jù)預制程度的不同，梁和板可以采用全預制或半預制半現(xiàn)澆的形式。目前國內大部分裝配式建筑中的梁和板主要采用半預制半現(xiàn)澆的形式，分別稱為疊合梁與疊合板。

2 設計原則

由于裝配式住宅的預制構件是在工廠內預制完成，原則上在施工現(xiàn)場不允許鑿洞、開槽，以避免傷及預制構件，影響質量及觀感，因此裝配式住宅的電氣設計應秉持“安全可靠、節(jié)能環(huán)保、維修管理方便、設備布置整體美觀”的原則，采用標準化、系列化的設計方法，做到設備布置、設備安裝、管線敷設及連接的標準化和系列化[1]。

3 設計要點

3.1 電井的選址

在供配電系統(tǒng)中，電井的位置應深入負荷中心，以縮短低壓配電半徑、降低電能損耗、節(jié)約有色金屬、減少電壓損失、滿足供電質量的要求[2]。住宅建筑一般2～3戶共用一部電井，因此水平供電半徑較小，電壓損失極少，能夠很好地滿足供電質量的要求。由于電井內設有豎向橋架以及管線等，井道內的樓板需要提前預留洞口，同時樓板以及墻體內也會暗埋大量管線，因此為避免預制件中預埋大量管線的現(xiàn)象產生，電井應避免設置于采用預制樓板的區(qū)域內。

3.2 戶內配電(線)箱位置

裝配式住宅戶內配電(線)箱的設置原則與普通住宅的設置原則相同，在滿足功能以及規(guī)范要求的前提下，盡量滿足美觀性需求。每套住宅應設置≥1個家居配電(線)箱，宜暗裝在套內走廊、門廳或起居室等便于維修及維護處[3]。

由于戶內配電(線)箱進出管線較多、尺寸較大，在每個樓層的位置又相同，為確保結構的安全性，應盡量將配電(線)箱設于非承重、非預制的墻體上；如果建筑的預制率較高，必須將其設于預制墻體上，則應在設計時掌控好配電(線)箱的尺寸，以防預留的洞口不合適，后期不便處理。

選取戶內配電箱位置時，應盡量避免入戶管線與戶內分支線管相交叉。戶內配電箱的入戶線纜外徑較粗，工程上一般采用3×10mm2的BV導線，穿線管外徑一般為32mm左右(按不大于內孔截面積的27.5%計算)，有些地區(qū)因當?shù)毓╇姴块T要求集中管理，需將電表箱集中設置于地下一層；而對于高層住宅而言，由于受電壓降的影響，部分樓層入戶線纜需選用3×16mm2的BV導線，穿線管外徑尺寸會更大。戶內分支線中插座回路的管線較多，穿線管管徑一般為20mm，加上樓板內鋼筋網(wǎng)(橫向及縱向)的直徑(一般采用φ8mm的鋼筋)與15mm厚的混凝土保護層，疊合樓板現(xiàn)澆層的厚度將會達到83mm，因此，疊合樓板的現(xiàn)澆層厚度需達到90mm才可滿足要求。為了避免入戶管線與戶內分支線之間的交叉，降低疊合樓板現(xiàn)澆層的厚度，宜將配電箱設于靠近戶外公共走廊的墻體上或靠近入戶門處，詳見圖1。

由于弱電線纜較細，且大部分地區(qū)都已實現(xiàn)三網(wǎng)融合，弱電進線一般采用一根2芯光纖，入戶管線與戶內分支線管管徑相同，對于樓板厚度幾乎沒有影響，因此在選取戶內配線箱的位置時，主要考慮結構的安全性及建筑的美觀性。

3.3 點位預留

為方便和規(guī)范構件制作，在預制件中預留的箱體、接線盒應遵照預制件的模數(shù)，在預制構件上準確和標準化定位。在預制墻體上設置的插座、開關、弱電設備、消防設備等需要在設計階段提前預留接線盒，這里采用標準的86型接線盒為宜。另外，疊合樓板內的照明燈具、消防探測器等設備需要預留深型接線盒，以便與疊合樓板現(xiàn)澆層內的管線相連接(詳見圖2)，接線盒的具體位置應先由電氣專業(yè)做初步定位，再由結構專業(yè)做精確定位。

3.4 點位綜合

電氣專業(yè)系統(tǒng)眾多，每個系統(tǒng)都有單獨的一套圖紙，為確保預制件中的設備點位齊全，避免在施工現(xiàn)場進行剔鑿、切割時傷及預制構件，應將各系統(tǒng)所需的預留孔洞、預埋件綜合在一張圖紙上，方便查漏補缺的同時也便于檢查各個系統(tǒng)間的設備點位是否存在沖突、管線路徑是否重合，在設計階段能夠及時發(fā)現(xiàn)問題并將其解決。

3.5 管線預留

設備管線應進行綜合設計，減少平面交叉，由于裝配式建筑的特殊形式，其內部的管道綜合尤為重要。當水平管線必須暗敷時，應敷設于疊合樓板的現(xiàn)澆層內，采用包含BIM技術在內的多種手段開展三維管線綜合設計，避免在同一地點出現(xiàn)多根電氣管線交叉敷設的現(xiàn)象。

混凝土結構裝配式建筑中，電氣豎向管線宜集中敷設，滿足維修更換的需要；鋼結構裝配式建筑中無須穿鋼梁的豎向管線宜集中敷設，必須穿鋼梁的豎向管線宜分散敷設以確保結構的安全性。

此外，鋼結構裝配式建筑應盡量避免豎向管線穿越鋼梁及在有梁處布置需要由頂板敷設至墻面的管線。公共區(qū)域應盡量選用燈頭自帶聲光控開關的燈具，聲光警報器、應急廣播盡量選用吸頂安裝的方式，另外可通過電井內明敷的方式減少穿鋼梁的暗埋管線。

3.6 管線銜接

管線間的銜接十分關鍵，主要分為預制構件之間的管線及預制構件與現(xiàn)澆層中管線之間的銜接，若連接不好，輕則影響建筑的美觀，重則會破壞結構的墻體以及梁板。

對于插座、戶內配電(線)箱等，由于管線是由設備向下敷設至本層樓板內的現(xiàn)澆層，與現(xiàn)澆層內的水平管線連接以確保管線之間能夠順利連接，所以通常在預制墻體下方的連接處留有管線連接孔洞，詳見圖3。

圖3 管線連接預留孔洞

對于戶內的照明開關、公共區(qū)域的手動報警按鈕、消火栓按鈕、安全出口指示燈具等設備管線需要與上一層疊合板現(xiàn)澆層內的水平管線連接，通常在預制墻體上方的連接處留有管線連接孔洞。由于向上敷設管線可能需要穿結構梁，因此預制混凝土結構梁應提前在疊合梁中預留管線；鋼結構梁需提前預留孔洞(預留位置不應影響結構安全)[4]，以便于預制墻體中的豎向管線連接，詳見圖4。

圖4 管線穿梁處連接詳圖

4 防雷與接地

裝配式住宅的防雷等級劃分原則、防雷措施以及接地做法等與非裝配式住宅相同，且均是優(yōu)先利用鋼筋混凝土中的鋼筋作為防雷裝置，區(qū)別主要在于防雷接地的具體做法。住宅的防雷設計首先要確定防雷等級，然后采取相應的防雷措施，防雷措施又分為外部防雷措施(直擊雷、側擊雷)、內部防雷措施(防閃電感應、防反擊以及防閃電電涌侵入和防生命危險)以及防雷擊電磁脈沖[5]。

在防直擊雷措施方面，裝配式住宅與普通住宅相同，均是在屋頂設置接閃器，利用柱內或剪力墻內鋼筋作為防雷引下線，借用建筑物基礎內的鋼筋作為接地極，其中接閃器以及接地極的做法相同，主要的差異在于防雷引下線的做法：對于鋼結構形式的裝配式住宅，可以利用鋼結構中的鋼柱作為防雷引下線；對于混凝土結構的裝配式住宅，可以采用預制混凝土結構柱或剪力墻內滿足防雷要求的鋼筋作為防雷引下線，并確保接閃器、引下線及接地極之間通長、可靠的連接。

裝配整體式框架結構中，框架柱的縱筋連接宜采用套筒灌漿連接；裝配式整體剪力墻結構中，預制剪力墻豎向鋼筋的連接可根據(jù)不同部位，分別采用套筒灌漿連接或漿錨搭接連接[6]。套筒灌漿連接與漿錨搭接連接做法大同小異，即一側柱體端部為鋼套筒，另一側柱體端部為鋼筋，鋼筋插入套筒后注漿，鋼筋與套筒之間隔著混凝土砂漿。由于鋼筋之間不連續(xù)，不能滿足電氣貫通的要求，因此，若采用實體柱內的鋼筋作為防雷引下線，同時連接處采用套筒灌漿連接或漿錨搭接連接，則連接處需采用同等截面積的鋼筋進行跨接，以達到電氣貫通的目的，具體做法詳見圖5。

圖5 防雷跨接

在防側擊雷措施方面，裝配式住宅防側擊雷的設計難點在于均壓環(huán)和外墻上的欄桿、門窗以及太陽能熱水器、太陽能面板等較大金屬物防雷接地的做法：普通住宅一般采用結構圈梁內滿足防雷要求的主筋可靠連接作為均壓環(huán)；混凝土結構裝配式住宅的結構梁一般采用疊合梁，可以利用疊合梁(圈梁)現(xiàn)澆層中滿足防雷要求的主筋可靠連接作為均壓環(huán)；鋼結構裝配式住宅的圈梁為鋼結構且施工時均可靠連接，可以直接利用每層的鋼結構圈梁作為均壓環(huán)。

對于外墻上的欄桿、門窗以及太陽能面板等較大金屬物防側擊雷的做法同普通住宅相同，即通過防雷接地預埋件與防雷引下線可靠連接。對于可以直接連接到均壓環(huán)的金屬物，則可以通過防雷接地預埋件與均壓環(huán)可靠連接；無法直接連接到均壓環(huán)(一般每3層設置一均壓環(huán))的樓層，其金屬物可以通過疊合梁現(xiàn)澆層內符合防雷接地要求的主筋或單獨敷設扁鋼與防雷引下線可靠連接，詳見圖6。鋼結構住宅通過預埋件與鋼結構圈梁可靠連接即可滿足防側擊雷的要求。

圖6 混凝土結構裝配式住宅外墻金屬物防側擊雷做法

裝配式住宅的內部防雷措施及防雷擊電磁脈沖與普通住宅的設計方法以及施工方法相同，本文不再贅述。

5 結束語

裝配式建筑的形式多種多樣，預制率高低不同，設計難度大小有別，本文僅通過筆者的實際工程設計經驗介紹了幾種比較常見的裝配式住宅電氣設計中應該注意的要點，希望對電氣設計人員在今后的裝配式住宅設計中提供一定的借鑒作用，不足之處還望指正。

[1] 裝配式建筑系列標準應用實施指南(裝配式混凝土結構建筑)[S]．北京：中國計劃出版社出版，2016.

[2] 全國民用建筑工程設計技術措施[S]．北京：中國計劃出版社，2009.

[3] JGJ 242-2011，住宅建筑電氣設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[4] 裝配式建筑系列標準應用實施指南(鋼結構建筑)[S]．北京：中國計劃出版社，2016.

[5] GB 50057-2010，建筑物防雷設計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2010.

[6] JGJ 1-2014，裝配式混凝土結構技術規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

Key Points of Assembled Type Residence Electrical Design

Dou Chunye / Wang Haisong

Through introducing the background, structural form and construction technique of assembled building, some key points which shall be noticed to the electrical discipline in concrete structure and steel structure assembled type residence are analyzed, including electrical shaft position selection, equipment installation, pipeline reservation, pipeline connection, lightning preventing and earthing practice, etc.

assembled type residence, electrical design, pipeline reservation and connection, lightning prevention and earthing