電氣管線敷設(shè)的抗震分析

王 赤 峰

(華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司, 上海 200063)

0 引 言

根據(jù)GB 50054—2011《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)絕緣導(dǎo)線、電纜、軟電線等線路敷設(shè)的規(guī)定,一般線路敷設(shè)方式可為借助于導(dǎo)管、電纜槽盒、電纜托盤、電纜梯架、電纜支架敷設(shè)或直接敷設(shè)。GB 50981—2014《建筑機(jī)電工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》第7.1一般規(guī)定的要求,內(nèi)徑不小于60 mm的電氣配管及重力不小于150 N/m的電纜梯架、電纜槽盒、母線槽均應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)防。

由于做抗震支吊架對(duì)建造成本有所增加。為避免不必要的浪費(fèi),在電氣設(shè)計(jì)中要將是否需要設(shè)置抗震支吊架作為設(shè)計(jì)的一個(gè)影響因素。本文分別就配管和電纜槽盒等敷設(shè)方式分別討論,給出合理化解決方案。

1 電氣配管設(shè)計(jì)

民用建筑工程普遍采用的電氣配管按敷設(shè)方式可分為焊接鋼管SC、普通碳素鋼電線套管MT、套接扣壓式薄壁鋼管KBG、套接緊定式鋼管JDG、聚氯乙烯硬質(zhì)電線管PC、聚氯乙烯半硬質(zhì)電線管FPC、可彎曲金屬管KJG等。

抗震規(guī)范規(guī)范要求內(nèi)徑不小于60 mm的電氣配管需要進(jìn)行抗震設(shè)防,這個(gè)要求對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)生了一定的困擾。首先,按GB/T 1047—2005《管道元件DN(公稱尺寸)的定義和選用》,并未有60一檔的規(guī)定;其次,一般設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中標(biāo)注的公稱尺寸也并非指定內(nèi)徑;另外,即使指定內(nèi)徑,由于國標(biāo)中大部分管道公稱尺寸仍以外徑表示,再根據(jù)管道材質(zhì)和用途的不同,采用不同的壁厚,難以確定統(tǒng)一的內(nèi)徑(如果引入美標(biāo)、英標(biāo)、日標(biāo)則由于度量的關(guān)系更加劇了混亂)?；谝陨显?考慮到上述情況及國標(biāo)圖集對(duì)于管徑的設(shè)定值,在工程實(shí)際應(yīng)用中建議盡量標(biāo)注公稱尺寸小于等于50 mm管徑的電氣配管。

2 管線抗震設(shè)計(jì)策略

在工程設(shè)計(jì)中,這種40 mm管徑以上的線纜采用較大口徑穿管一般為機(jī)房?jī)?nèi)配電箱至風(fēng)機(jī)穿管、電纜托盤分支線路至配電箱這兩種敷設(shè)情況,敷設(shè)彎頭一般為一個(gè)。根據(jù)國標(biāo)圖集,線路敷設(shè)30 m以內(nèi)且僅為一個(gè)彎曲時(shí),管內(nèi)徑不小于電纜外徑的2倍,因此,對(duì)于50 mm管徑其內(nèi)部敷設(shè)線路不宜大于16 mm,查詢國標(biāo)圖集《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》,除塑料管敷設(shè)方式外,電線最大可用規(guī)格為5×35 mm2,電纜最大可用規(guī)格為5×16 mm2。

因此,為規(guī)避不必要的管線抗震設(shè)計(jì),建議電線電纜所穿導(dǎo)管最大規(guī)格管徑控制在50 mm,電線敷設(shè)時(shí),最大規(guī)格采用5×35 mm2;電纜敷設(shè)時(shí)控制在一個(gè)彎曲,穿鋼質(zhì)導(dǎo)管敷設(shè)時(shí)最大采用5×16 mm2、穿塑料管敷設(shè)時(shí)最大采用5×10 mm2。

當(dāng)線路集束敷設(shè)時(shí),工程設(shè)計(jì)通常使用電纜槽盒和電纜托盤作為線路敷設(shè)的載體。電纜槽盒和電纜托盤根據(jù)材質(zhì)可分為熱浸鍍鋅型、不銹鋼、節(jié)能耐腐蝕鋼制型、塑料合金型等。

根據(jù)重力公式G(重力)=m(質(zhì)量)g(重力系數(shù)),按抗震規(guī)范要求,重力150 N/m以下的電纜槽盒無需設(shè)防,重力系數(shù)g取值9.8 N/kg,經(jīng)計(jì)算轉(zhuǎn)化為質(zhì)量要求則表述為:質(zhì)量為15.3 kg/m以下的電纜槽盒和電纜托盤無需抗震設(shè)防?？紤]到實(shí)際工程中,電纜槽盒和電纜托盤是作為電線電纜的載體存在,因此,在計(jì)算質(zhì)量時(shí)應(yīng)考慮在規(guī)范允許范圍內(nèi)電纜槽盒和電纜托盤及其內(nèi)部電線電纜的總質(zhì)量。

3 管線抗震設(shè)計(jì)實(shí)踐

電纜槽盒和電纜托盤所承載的電纜數(shù)量按國標(biāo)圖集《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》各規(guī)格對(duì)應(yīng)的最大規(guī)范允許數(shù)量計(jì)算,如100×50 mm2的槽盒可容納227根1.5 mm2或48根16 mm2截面控制電纜。由于在工程設(shè)計(jì)中,采用控制電纜主要應(yīng)用與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng),線纜多采用阻燃型及阻燃耐火型。因此,我們以100×50 mm2規(guī)格的電纜槽盒容納的銅芯輻照交聯(lián)聚乙烯絕緣低煙無鹵控制電纜質(zhì)量計(jì)算為例。

經(jīng)計(jì)算,大截面線纜比小截面線纜的計(jì)算值更大,基于工程簡(jiǎn)化考慮,以可容納的大截面線纜數(shù)據(jù)導(dǎo)出的計(jì)算數(shù)據(jù)作為控制指標(biāo)。

需要采集的信息為各類型電纜槽盒和電纜托盤的單位長(zhǎng)度質(zhì)量、各規(guī)格電線電纜截面積及單位長(zhǎng)度質(zhì)量,經(jīng)查詢及調(diào)研多個(gè)廠商,給出以下參考信息,控制線纜敷設(shè)于電纜槽盒如表1所示,配電線纜敷設(shè)于電纜槽盒如表2所示,配電線纜敷設(shè)于電纜托盤如表3所示。

表1 控制線纜敷設(shè)于電纜槽盒

表2 配電線纜敷設(shè)于電纜槽盒

表3 配電線纜敷設(shè)于電纜托盤

以上最小規(guī)格的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)為200×100 mm2。

4 設(shè)計(jì)策略

4.1 在地下室照明的應(yīng)用策略

地下室照明主要為車庫照明,為保證照明燈具安裝平直、美觀,在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中往往應(yīng)用到線槽燈,即把燈具安裝在線槽下。該安裝方式適合于”配電線纜敷設(shè)于電纜槽盒”,考慮到防火分區(qū)的回路數(shù),最多每個(gè)防火分區(qū)不會(huì)超過35個(gè)回路,因此線路在100根左右,采用100×50 mm2的電纜槽盒。按以上分析,該安裝方式無需設(shè)置抗震支架。

4.2 在消防報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制管線的敷設(shè)策略

消防報(bào)警需要電源線、信號(hào)線、聯(lián)動(dòng)控制線等,在大中型建筑中會(huì)有很多。在消控中心一般要采用600×150 mm2的電纜槽盒,按以上分析,該安裝方式必須設(shè)置抗震支架。但在消控中心外,可以把橋架在不同方向進(jìn)行拆分,將電纜槽盒控制在100×60 mm2以下就可以有效的控制抗震支架的使用量。

4.3 標(biāo)準(zhǔn)層電力橋架敷設(shè)策略

對(duì)于高層和超高層的建筑,防火分區(qū)的面積受規(guī)范約束,因此配電間所帶的負(fù)荷有限,對(duì)于辦公性質(zhì)的建筑,一般分為若干間小房間,或采用大開間辦公。

如為小房間類型,則電纜橋架主要把電纜分配給幾個(gè)房間使用,在配電間外,一般電力橋架分為兩個(gè)方向,按實(shí)際工程需要,每個(gè)方向最多不過6根電纜。完全可以采用150×80 mm2的電纜橋架敷設(shè)配電,這樣,該電纜橋架就不需要設(shè)置抗震支架。

如為大開間類型,則大多采用電纜槽盒將照明,和插座電源配至每個(gè)工位。在設(shè)計(jì)時(shí),我們注意控制電纜槽盒尺寸不超過150×80 mm2即可無需設(shè)置抗震支架。

4.4 樓層綜合布線敷設(shè)策略

同電力敷設(shè),綜合布線在樓層也存在敷設(shè)是否選用抗震支架問題。根據(jù)分析,綜合布線電纜槽盒控制在100×60 mm2即可無需設(shè)置抗震支架。我們可以在弱電間電纜槽盒外分配幾個(gè)之路,每個(gè)之路的回路不超過20根,即可滿足要求。

4.5 智能化系統(tǒng)電纜槽盒敷設(shè)策略

智能化系統(tǒng)往往作為專項(xiàng)設(shè)計(jì),電氣專業(yè)在智能化專項(xiàng)設(shè)計(jì)階段尚未開展時(shí),主要對(duì)建筑物機(jī)房和主要通道進(jìn)行設(shè)計(jì),在通道設(shè)計(jì)中必然會(huì)對(duì)電纜槽盒的規(guī)格和走向進(jìn)行約束,通常來說,智能化系統(tǒng)中所包含的建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)、能效管理系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)等所采用的通訊線一般為光纖或總線,其用量不大,在確保系統(tǒng)無干擾的情況下合并設(shè)置智能化線槽,根據(jù)工程實(shí)踐,該線槽不會(huì)超過100×50 mm2,完全無需設(shè)置抗震支架。

4.6 其他區(qū)域應(yīng)用

根據(jù)以上原則,我們?cè)诮ㄖ锲渌麉^(qū)域應(yīng)用時(shí),在大部分末端位置均可考慮進(jìn)行限制或進(jìn)行合理拆分來規(guī)避抗震支架的使用。這樣可以在很大程度上減低工程安裝成本。

5 結(jié) 語

在抗震支架的使用上,我們要遵循安全與效益并重的原則,在確保安全的前提下,通過合理的設(shè)計(jì),減少工程造價(jià)。