裝配式住宅建筑電氣設(shè)計(jì)方法探討

楊 柳

在裝配式住宅建筑電氣設(shè)計(jì)前期，工程技術(shù)人員要充分了解建筑住宅內(nèi)各構(gòu)件的分布情況和整體構(gòu)造，避免施工操作不當(dāng)產(chǎn)生安全問題。在電路埋線和填充過程中，要保證建筑住宅內(nèi)各設(shè)備的正常運(yùn)行，工程技術(shù)人員可以結(jié)合裝配式住宅建筑內(nèi)零部件和預(yù)制構(gòu)件的分布情況，進(jìn)行科學(xué)、合理的分析，并繪制電氣圖紙。同時，利用建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)裝配式住宅建筑的智能化生產(chǎn)，保證電氣設(shè)計(jì)質(zhì)量，結(jié)合高效率的信息共享和實(shí)時傳遞優(yōu)勢，為裝配式住宅建筑電氣設(shè)計(jì)提供更科學(xué)的方法[1]。

1 裝配式住宅建筑發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀

起初，國外的裝配式住宅建筑只存在簡單的結(jié)構(gòu)外形，通過建筑工程人員的不斷探索與改進(jìn)，其建筑樣式逐步滿足各領(lǐng)域人群的日常需求，結(jié)構(gòu)形式也逐漸演變?yōu)楝F(xiàn)在的混凝土加鋼架結(jié)構(gòu)。隨著相關(guān)構(gòu)件和預(yù)制件生產(chǎn)水平的提高，國外已經(jīng)形成了裝配式住宅建筑產(chǎn)業(yè)鏈，裝配式施工技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)十分成熟，而且建筑性能更加穩(wěn)固，材料更為環(huán)保，多數(shù)材料可以進(jìn)行二次回收利用。另外，國外裝配式住宅建筑內(nèi)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多由疊合板加混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而成，并結(jié)合先進(jìn)的BIM 技術(shù)，建筑構(gòu)件和各配件的生產(chǎn)質(zhì)量更高，很大程度上保證了建筑工程的整體質(zhì)量。

1.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)相關(guān)技術(shù)人員正在不斷推進(jìn)裝配式住宅建筑在預(yù)制件和配件生產(chǎn)方面的工廠化和產(chǎn)業(yè)鏈化，而且裝配式住宅技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，極大提高了工程建筑的施工質(zhì)量和效率。我國有關(guān)部門結(jié)合裝配式住宅建筑發(fā)展的實(shí)際情況，出臺了相關(guān)的政策法規(guī)，有效控制了個別企業(yè)經(jīng)營中的不規(guī)范行為。在保證工程質(zhì)量和生產(chǎn)效率的同時，我國裝配式住宅建筑產(chǎn)業(yè)鏈正向著BIM 全自動、全方位的方向推進(jìn)發(fā)展，但在配件和預(yù)制件的生產(chǎn)方面，還要克服很多技術(shù)難題，需要工程技術(shù)人員的不斷探索和研究。

2 裝配式住宅建筑的電氣設(shè)計(jì)分析

2.1 設(shè)計(jì)流程

首先，工程技術(shù)人員結(jié)合裝配式住宅建筑內(nèi)部構(gòu)件和預(yù)制件的分布情況進(jìn)行科學(xué)的分析，并形成初步電氣設(shè)計(jì)方案。全面掌握室內(nèi)各項(xiàng)設(shè)備和配置后，在圖紙上對電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行精確定位。其次，工程技術(shù)人員結(jié)合用戶的實(shí)際需求，規(guī)劃裝配式住宅建筑內(nèi)的電氣設(shè)計(jì)，在工程設(shè)計(jì)前期對此進(jìn)行溝通并確認(rèn)。最后，工程技術(shù)人員將最終確定的圖紙交給生產(chǎn)方進(jìn)行加工。在這一環(huán)節(jié)中，需進(jìn)一步溝通確認(rèn)裝配式住宅建筑內(nèi)預(yù)留管盒、孔洞及線槽的位置，確保無誤后由廠家進(jìn)行正式的生產(chǎn)加工操作。

2.2 設(shè)計(jì)原則

進(jìn)行裝配式住宅建筑電氣設(shè)計(jì)時，要遵循如下原則。第一，在鋪設(shè)管線時，工程技術(shù)人員要充分篩選符合工程建設(shè)規(guī)格的預(yù)制構(gòu)件，且選用的構(gòu)件種類不宜過多，以方便工程施工操作。第二，預(yù)制構(gòu)件的受力部位不可安裝線盒和布置預(yù)留孔洞。第三，裝配式住宅建筑內(nèi)部電氣開關(guān)、插座以及消防設(shè)備的安裝，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守建筑工程建設(shè)的相關(guān)要求。

2.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

首先，工程技術(shù)人員在拿到電氣設(shè)計(jì)圖紙后，要將圖紙中預(yù)制構(gòu)件和電氣設(shè)備的定點(diǎn)位置、管線位置、預(yù)留孔洞及線盒的位置和分布，在圖紙上標(biāo)注清晰。其次，在明確預(yù)制構(gòu)件以及電氣設(shè)備的相應(yīng)位置后，要通過合理的技術(shù)手段進(jìn)行安裝，并有針對性地選擇接地手法。對此，工程技術(shù)人員在連接管線時，要依據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，結(jié)合預(yù)制構(gòu)件的分布進(jìn)行合理的安裝設(shè)計(jì)。另外，工程技術(shù)人員在進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時，要嚴(yán)格把控各類預(yù)制構(gòu)件的規(guī)格，確保其符合工程建設(shè)的相關(guān)規(guī)定[2]。

3 裝配式住宅建筑的電氣拆分設(shè)計(jì)

電氣拆分作為裝配式住宅建筑中的難點(diǎn)，其設(shè)計(jì)主要涉及預(yù)制構(gòu)件分布及生產(chǎn)、工程技術(shù)人員設(shè)計(jì)以及最終的工程施工3 個重要環(huán)節(jié)。在電氣拆分設(shè)計(jì)過程中，專業(yè)的技術(shù)人員先要結(jié)合工程圖紙，對裝配式住宅建筑的墻板和樓板進(jìn)行測算規(guī)劃，再進(jìn)行科學(xué)拆分。相關(guān)工程技術(shù)人員在進(jìn)行電氣拆分工作時，最主要的任務(wù)是對以下設(shè)備和零部件進(jìn)行具體定位，即對墻板和樓板內(nèi)的預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行編號，確定預(yù)留孔洞及預(yù)留線盒的分布位置，明確管線的具體分布和走向，以及防雷地線的位置與型號。

3.1 設(shè)計(jì)基本要求

裝配式住宅建筑電氣拆分設(shè)計(jì)不僅需要工程建設(shè)各部門之間的協(xié)調(diào)配合，而且需符合建筑的基本設(shè)計(jì)要求。因此，工程技術(shù)人員必須充分了解裝配式住宅建筑的整體架構(gòu)，包括建筑內(nèi)部各類零部件和預(yù)制構(gòu)件的分布情況及管線走向等。同時，在執(zhí)行相關(guān)操作時，要嚴(yán)格依據(jù)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合相應(yīng)的技術(shù)手段，通過科學(xué)的方式規(guī)劃并制訂電氣設(shè)計(jì)方案。

3.2 預(yù)制電氣管線拆分設(shè)計(jì)方法

與傳統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)相比，電氣管線拆分設(shè)計(jì)能夠很好地保障裝配式住宅建筑內(nèi)部整體結(jié)構(gòu)與各設(shè)備之間的協(xié)調(diào)性，從而提升建筑的整體性能。因此，工程技術(shù)人員在規(guī)劃電氣拆分設(shè)計(jì)方案時，要深刻認(rèn)識裝配式住宅建筑整體體系和結(jié)構(gòu)，并確切掌握其內(nèi)部照明設(shè)備、消防設(shè)備以及排氣設(shè)備等的管線分布和聯(lián)系，包括照明控制回路、強(qiáng)弱電線路、防雷接地線、墻板和樓板內(nèi)部接線盒與管線的預(yù)留位置、插座周邊的管線布置等，從而保障裝配式住宅建筑的整體質(zhì)量。同時，為使電氣拆分設(shè)計(jì)更具標(biāo)準(zhǔn)化，工程技術(shù)人員還要準(zhǔn)確把握預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)及安裝環(huán)節(jié)的各項(xiàng)流程與細(xì)節(jié)，只有經(jīng)過仔細(xì)研究，才能規(guī)劃出標(biāo)準(zhǔn)化的電氣管線拆分設(shè)計(jì)方法[3]。

3.2.1 復(fù)合墻板

首先，施工技術(shù)人員要對復(fù)合墻板內(nèi)部的預(yù)制管線、線盒以及強(qiáng)電插座和開關(guān)位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，并結(jié)合裝配式工程建設(shè)原始的電氣拆分圖紙，了解內(nèi)部的線路分布及預(yù)制構(gòu)件的分布情況。其中，配電箱、強(qiáng)弱電線盒以及弱電箱要放置在復(fù)合墻板內(nèi)部硅酸鹽砌塊的固定位置。為避免引發(fā)工程質(zhì)量問題，以上配電設(shè)備和預(yù)制構(gòu)件嚴(yán)禁放置在復(fù)合墻板的肋柱和肋梁位置。

其次，可根據(jù)工程建設(shè)需要，依據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況對電氣拆分圖紙進(jìn)行適當(dāng)修改。為實(shí)現(xiàn)管線分流，減少建筑施工方面的煩瑣步驟，在電氣設(shè)計(jì)時，可適當(dāng)取消區(qū)域內(nèi)管線交叉復(fù)雜的部位以及較大的配電箱，工程技術(shù)人員可合理修改圖紙，減少建筑層面。如果相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙無法修改，那么工程技術(shù)人員也可利用全現(xiàn)澆樓板進(jìn)行代替，滿足建筑方面的需求，保證裝配式住宅建筑的整體質(zhì)量和安全性[4]。

最后，在繪制復(fù)合墻板部位的電氣拆分設(shè)計(jì)圖時，工程技術(shù)人員要充分考慮復(fù)合墻板內(nèi)部各管線、接線盒以及強(qiáng)電開關(guān)在設(shè)計(jì)圖上的位置標(biāo)注，可通過箭頭等指示符號進(jìn)行明確標(biāo)注。例如，各設(shè)備和預(yù)制構(gòu)件的安裝方位、方向、正反面、是否穿墻以及管線的線路走向等，都要標(biāo)注清晰，以備后期施工過程中能夠明確區(qū)分。設(shè)計(jì)圖繪制完成后，工程建設(shè)人員應(yīng)檢查各部位預(yù)制構(gòu)件、零部件、電箱分布情況等是否與圖紙相符；同時，查看復(fù)合墻板的肋梁和肋柱位置，避免各預(yù)制構(gòu)件及設(shè)備位置與其發(fā)生碰撞或交叉現(xiàn)象。

3.2.2 疊合墻板

現(xiàn)澆鋼筋混凝土疊合樓板是裝配式住宅建筑中采用的主要墻板材料。在建筑施工過程中，時常會遇到管線預(yù)埋及交叉復(fù)雜的情況，因此工程技術(shù)人員需要依據(jù)圖紙充分了解管線、預(yù)制件、預(yù)留孔洞以及線盒的位置。在電氣拆分設(shè)計(jì)圖紙完成后，預(yù)制件和零部件可以送到加工車間進(jìn)行生產(chǎn)，在加工過程中要依據(jù)電氣拆分圖，對預(yù)留部位進(jìn)行精確加工，并且在此基礎(chǔ)上完成預(yù)制底板的生產(chǎn)，避免疊合樓板內(nèi)普遍存在的管線交叉問題。

通過專業(yè)技術(shù)人員的合理設(shè)計(jì)后，將生產(chǎn)好的預(yù)制構(gòu)件和各類零部件運(yùn)往施工現(xiàn)場進(jìn)行安裝固定。在鋪設(shè)線管時，要注意將線管鋪設(shè)在預(yù)制底板的上方，完成線管的連接。同時，安裝過程中工程技術(shù)人員要把握現(xiàn)澆層的厚度及施工誤差等，根據(jù)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，從而實(shí)現(xiàn)精確化、合理化的電氣拆分。另外，還要依據(jù)電氣拆分圖紙改進(jìn)并完善設(shè)計(jì)方案，保障裝配式住宅建筑電氣拆分設(shè)計(jì)的質(zhì)量和安全。在完成線管鋪設(shè)和開關(guān)安裝后，對疊合層進(jìn)行抹平處理。

3.2.3 準(zhǔn)確定位預(yù)留

在裝配式住宅建筑電氣拆分設(shè)計(jì)過程中，技術(shù)人員應(yīng)對預(yù)留孔洞、線管接線盒及電配箱、強(qiáng)弱電箱等預(yù)制構(gòu)件和零部件的位置進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)留定位。同時，對裝配式住宅建筑墻板的正反面位置，墻板之間預(yù)留縫隙的大小、厚度等因素都要精確把控。可依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行數(shù)據(jù)分析后，確定預(yù)留定位設(shè)計(jì)。另外，預(yù)留定位的準(zhǔn)確性能夠保證生產(chǎn)車間的生產(chǎn)質(zhì)量，保障裝配式住宅建筑預(yù)制構(gòu)件及各設(shè)備部件在電氣拆分設(shè)計(jì)中發(fā)揮有效作用。

3.2.4 管線預(yù)埋方法

電氣拆分管線的預(yù)埋要注意以下要點(diǎn)。第一，管線線槽、預(yù)留孔洞以及接線盒的位置、分布與朝向，要在電氣拆分設(shè)計(jì)圖中準(zhǔn)確注明，以便于后續(xù)各類預(yù)制構(gòu)件和設(shè)備在預(yù)制墻內(nèi)的預(yù)埋設(shè)計(jì)。第二，電氣拆分管線與設(shè)備在復(fù)合墻板中進(jìn)行預(yù)制時，需要做好防火與保溫措施。第三，在管線鋪設(shè)前，工程技術(shù)人員需通過技術(shù)手段對管線進(jìn)行碰撞實(shí)驗(yàn)，從而避免鋪設(shè)過程中出現(xiàn)交叉及重疊的情況。第四，對于現(xiàn)澆板層內(nèi)暗敷的管線設(shè)備，應(yīng)在其外部添加管線保護(hù)層[5]。

4 裝配式住宅建筑電氣設(shè)計(jì)智能化

裝配式住宅建筑與傳統(tǒng)建筑在建造方面有著很大的不同，裝配式建筑不僅提升了建造效率，而且大部分材料還可以實(shí)現(xiàn)回收和二次利用，符合可持續(xù)發(fā)展理念。同時，裝配式建筑還可以結(jié)合科學(xué)信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)更便捷的發(fā)展。首先，工程建設(shè)人員可以通過BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)裝配式住宅建設(shè)內(nèi)部板材、預(yù)制構(gòu)件、設(shè)備以及各類零部件的加工生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化與全面化。其次，裝配式建筑產(chǎn)業(yè)鏈的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都可以實(shí)現(xiàn)信息共享與傳遞，以可視化的模式為工程建設(shè)與生產(chǎn)人員提供便利；同時，通過科技手段監(jiān)控板材上預(yù)制孔洞、管線、接線盒及各類設(shè)備的精細(xì)化生產(chǎn)過程，實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理的管控。

4.1 設(shè)計(jì)方案優(yōu)化

工程設(shè)計(jì)人員在規(guī)劃裝配式住宅建筑電氣設(shè)計(jì)方案時，可借助BIM 技術(shù)，通過線上平臺實(shí)現(xiàn)與其他專業(yè)人員之間的交流分享，實(shí)時傳遞信息及數(shù)據(jù)參數(shù)。同時，在數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)，可以通過BIM技術(shù)對板材、管線、接線盒以及預(yù)制構(gòu)件等各類設(shè)備，在規(guī)格與適配方面進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)分析。在此基礎(chǔ)上，工程建設(shè)人員可以做到精確設(shè)計(jì)方案，保證設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性。通過模擬建模技術(shù)，查找各部位存在的細(xì)節(jié)問題，以更直觀的形式進(jìn)行展示并解決問題，提高方案規(guī)劃的效率和精確性。

4.2 生產(chǎn)精度優(yōu)化

在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，工程技術(shù)人員能夠利用3D 打印技術(shù)，對裝配式住宅建筑內(nèi)部采用的預(yù)制構(gòu)件及各類零部件實(shí)現(xiàn)精確化生產(chǎn)。首先，將各類預(yù)制構(gòu)件的規(guī)格信息通過數(shù)據(jù)化形式錄入線上生產(chǎn)操作平臺，通過分析數(shù)據(jù)參數(shù)，能夠更準(zhǔn)確地把握構(gòu)件的完整度及規(guī)格精度。其次，通過3D 模擬技術(shù)提取各個預(yù)制構(gòu)件及設(shè)備的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件及各類零部件的自動化生產(chǎn)。這樣不僅能夠保證生產(chǎn)精度，還能有效提升生產(chǎn)效率。

4.3 施工進(jìn)度優(yōu)化

互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)及BIM 建模技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效提高裝配式住宅建筑電氣設(shè)計(jì)方面的施工進(jìn)度。通過互聯(lián)網(wǎng)編碼為各類預(yù)制構(gòu)件編排唯一的編號信息，再采用信息技術(shù)建立數(shù)據(jù)庫，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。同時，生產(chǎn)質(zhì)量直接關(guān)系到裝配式住宅建筑電氣設(shè)計(jì)的施工進(jìn)度，應(yīng)用BIM 技術(shù)能夠很好地保證裝配效率，為施工現(xiàn)場運(yùn)輸符合標(biāo)準(zhǔn)要求的預(yù)制構(gòu)件及設(shè)備，從而保障了施工進(jìn)度。

4.4 運(yùn)營維護(hù)控制優(yōu)化

在裝配式住宅建筑電氣設(shè)計(jì)后期的運(yùn)營維護(hù)階段，工程技術(shù)人員也可以利用BIM 模型技術(shù)及虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）技術(shù)，觀測住宅內(nèi)部各處建筑設(shè)備的運(yùn)行情況，進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并對出現(xiàn)的問題進(jìn)行及時的線上反饋，通知相關(guān)部門人員進(jìn)行落地檢修。在拆除裝配式住宅建筑時，也可通過BIM 數(shù)據(jù)分析優(yōu)勢，合理篩選可再利用的預(yù)制構(gòu)件及材料，從而滿足建筑工程需要。

5 結(jié)語

裝配式住宅建筑可以結(jié)合信息化技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的自動化、全面化和可視化發(fā)展，在提升生產(chǎn)效率的同時，進(jìn)一步提高裝配式住宅建筑的整體性能與品質(zhì)，促進(jìn)其在建筑領(lǐng)域的發(fā)展。目前，裝配式住宅建筑在電氣設(shè)計(jì)方面仍需不斷研究創(chuàng)新，加強(qiáng)與高新技術(shù)的融合，從而有效提升電氣工程的設(shè)計(jì)質(zhì)量及建筑的整體質(zhì)量。