簡談超高層建筑電氣設計要點

高昌濤

【摘要】近年來，隨著城市化進程的加快，各個城市在長期的發(fā)展過程中，都面臨著土地資源緊缺的局面，為節(jié)約建筑空間資源，實現(xiàn)土地資源的有效利用，各種超高層建筑工程項目逐步增多。電氣工程作為建筑中的一個重要組成部分，其在長期的發(fā)展過程中，都必須要結合建筑的使用需求，遵守相應的設計要點。基于此，本文作者結合自身多年設計超高層建筑的經驗，分析了超高層建筑工程中電氣設計的相關要點，有利于保障建筑電氣工程的順利實施，提高建筑電氣工程的總體質量。

【關鍵詞】超高層建筑工程;建筑電氣設計要點

近年來，在我國各個城市的發(fā)展過程中，最為突出的特點就是城市高樓林立，一些超高層建筑逐步興起。與普通的低層建筑、高層建筑相比，超高層建筑對于建筑電氣工程有著更為嚴格的要求，作為建筑工程中的重點內容，在電氣設計上，必須要結合工程的具體情況，保障各個環(huán)節(jié)的設計質量，提高超高層建筑電氣設計的規(guī)范性，使得建筑電氣更具安全性。

1、首先，明確建筑功能，確定用電負荷等級及用電設備計算負荷

建筑高度大于100.0m 為超高層建筑，其特征為層數多、體量大、功能復雜。根據《建筑設計防火規(guī)范》GB50016，一類高層建筑，應按一級負荷要求供電。

在一級負荷中，當中斷供電將造成人員傷亡或重大設備損壞或發(fā)生中毒、爆炸和火災等情況的負荷，以及特別重要場所的不允許中斷供電的負荷，應視為一級負荷中特別重要的負荷。如大型金融中心的關鍵電子計算機系統(tǒng)和防盜報警系統(tǒng)。

設計前期，可根據建筑物不同的使用功能，采用單位指標法確定用電設備計算負荷，特別注意不要漏掉電梯用電負荷，因為超高層建筑垂直交通設備用電占比較大。

2、其次，根據用電負荷等級及用電設備計算負荷，確定供配電方案

一級負荷應由雙重電源供電，當一電源發(fā)生故障時，另一電源不應同時受到損壞。一級負荷中特別重要的負荷供電，除應由雙重電源供電外，尚應增設應急電源，并嚴禁將其他負荷接入應急供電系統(tǒng)。

2.1確定電壓等級及進線回路

超高層建筑加上裙房，體量較大，用電量較大，此階段應與當地供電部門密切溝通，確定供電方式。如果安裝容量不是特別大，可以采用多路10KV進線的方式，每路進線一般不超過10MVA，本方案較為常見，如寶雞國金中心;如果安裝容量較大，可以采用兩路35KV進線的方式，35KV直變0.4KV，本方案較為少見，如上海中建大廈;如果安裝容量非常大，可采用兩路110KV高壓進線，或2～3路35KV高壓進線，先設110KV/10KV或35KV/10KV變電站，再設10KV/0.4KV變配電所，如上海環(huán)球金融中心。

2.2發(fā)電機的選擇

一般的超高層建筑裙房為大型商業(yè)，主樓為高檔辦公及星級酒店，引入雙重市電電源已經滿足規(guī)范要求，但多年來實際運行經驗表明，電氣故障是無法限制在某個范圍內部的，電力部門從來未保證過供電不中斷。因此，一般的超高層建筑在滿足雙重電源的情況下，仍然設柴油發(fā)電機作為備用電源。發(fā)電機一般設在地下一層，針對超過250M的超高層，考慮到壓降問題，應考慮設置10KV發(fā)電機，采用高壓線路輸送到樓上的變電所。

3、然后，合理選擇各主要機房的位置

主要機房包含35KV/10KV主變電站、10KV開閉所、10KV/0.4KV各分變配電室、發(fā)電機房、消控中心、安防監(jiān)控中心、數據中心、弱電進線間等。各機房除滿足規(guī)范外，超高層建筑內的機房尚應注意以下問題：

3.1變電所應靠近負荷中心。垂直部分，建議每2～3個避難層設一個變電所。

3.2應便于設備運輸、吊裝和檢修。特別是避難層的變電所，要向建筑專業(yè)落實有無貨梯滿足變壓器、高壓柜的運輸條件。

3.3不應設在最底層;不應設在廁所、浴室、廚房或其他經常積水場所的正下方處，也不宜與上述場所相貼鄰。

3.4發(fā)電機房宜靠近一級負荷或配變電所，可設置在建筑物的首層、地下一層或地下二層。應便于設備運輸、吊裝和檢修。

3.5當燃油來源及運輸不便時，宜在建筑物主體外設置40-64h耗油量的儲油設施，油罐一般埋地安裝。

3.6消防控制室可以根據業(yè)主的使用要求、功能分區(qū)及物業(yè)分工等分別設置，但必須確定一個主控制室。

3.7弱電中心應遠離強振源、強噪聲源;避開強電磁場干擾。同時，應考慮結構荷載等。

4、另外，根據建筑平面布局，合理布置強電間、弱電間

強電間、弱電間是放置末端配電箱、綜合布線配線架、各弱電系統(tǒng)箱體的場所，電氣豎井的面積、位置和數量應根據建筑物規(guī)模、使用性質、供電半徑和防火分區(qū)等因素確定，每層設置的檢修門應開向公共走道。電氣豎井不宜與衛(wèi)生間等潮濕場所相貼鄰。電氣豎井位置選擇合理，可以節(jié)省管線、維護方便、二次改造容易。超高層塔樓標準層至少應設兩個強電間、兩個弱電間，每個強電間不小于3平方，每個弱電間不小于5平方。電氣豎井一般在核心筒內布置。

5、還有，做好管線及洞口的預留預埋

超高層建筑核心筒剪力墻較厚，鋼梁高度較大，鋼結構支撐也占用較大空間，為了避免后期在剪力墻上打洞，為了保證吊頂高度，必須統(tǒng)籌考慮垂直和水平干線的路由，提前在剪力墻、主梁、鋼支撐上面留洞或套管。

辦公層辦公區(qū)域一般采用架空地板，高度10～15公分，為避免做完架空地板地坪高度與核心筒地坪高度高差的問題，可以將辦公區(qū)域降板15公分，同時，將位于核心筒內的電氣豎井（靠核心筒外墻布置）也降板15公分，在剪力墻的底部留洞，這樣，在架空地板內敷設的電源線、綜合布線等管線就可以從電氣豎井直接配出至架空地板內了。

6、同時，做好防雷接地設計

超高層建筑電子信息設備及計算機較多，而這些設備靈敏度高、耐壓低，受雷電電磁脈沖影響大，一旦出現(xiàn)問題，對業(yè)主影響較大，后果較為嚴重，因此，必須做好防雷接地設計。

設計的重點是做好防側擊雷和雷電波侵入，將整個建筑物設計成一個法拉第籠，確保建筑物不受直擊雷和感應雷的入侵。塔樓外墻的所有柱子均作為防雷引下線，外墻鋼構架、玻璃幕墻、外掛石材的預埋件及龍骨的上下端與引下線可靠焊接;在入戶端將各種金屬管道、電源進線電纜的金屬外皮，弱電線纜的金屬屏蔽層等在進出建筑物的界面處做等電位連接。

結語：

總之，超高層建筑電氣設計，重點是做好前期規(guī)劃和系統(tǒng)設計，了解業(yè)主使用要求，并為以后建筑功能改變、擴容、改造升級等提供便利條件。同時嚴格根據電氣系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與安全性要求，遵守國家設計標準，保障超高層建筑電氣設計的質量，促進超高層建筑結構內電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運行。