裝配式住宅建筑電氣設(shè)計(jì)方法

蔣夢香

（濟(jì)南市人防建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250000）

在裝配式住宅建筑得到廣泛運(yùn)用的同時(shí)，其電氣設(shè)計(jì)方法還在采用傳統(tǒng)的方案和構(gòu)造，進(jìn)而使得管線和材料不能滿足裝配式建筑的特點(diǎn)，導(dǎo)致施工過程中出現(xiàn)資源浪費(fèi)。所以，在裝配式住宅建筑電氣設(shè)計(jì)中應(yīng)該全面了解裝配式建筑的特點(diǎn)，提高建筑的水平和質(zhì)量。裝配式建筑主要是以預(yù)制構(gòu)件組裝的建筑，又被稱為預(yù)制式裝配式住宅，是以工廠預(yù)制生產(chǎn)、施工現(xiàn)場裝配的方式進(jìn)行建筑，具備標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)、裝配施工、一體化裝修、信息管理等特點(diǎn)，能夠有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的效果，提高建筑生命周期價(jià)值。裝配式建筑作為完整的工程項(xiàng)目，包含結(jié)構(gòu)、設(shè)備和管線、外圍護(hù)、內(nèi)裝等方面，有效結(jié)合了規(guī)劃、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工等環(huán)節(jié)，遵循著“少規(guī)格多組合”的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，有效降低了施工現(xiàn)場的噪聲和環(huán)境污染，減少了建筑裝配性和濕法操作，是一種工業(yè)化特點(diǎn)的建筑類型，并且通過運(yùn)用BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了信息化管理、智能化技術(shù)，有效提高了裝配式住宅建筑電氣設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。在社會(huì)的不斷發(fā)展過程中，進(jìn)一步更新電力設(shè)備和完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從電氣設(shè)計(jì)方法出發(fā)，提高電氣結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，可保障建筑的整體質(zhì)量。

1 裝配式住宅建筑電氣設(shè)計(jì)分析

1.1 電氣設(shè)計(jì)原則

設(shè)計(jì)人員在對裝配式住宅建筑電氣進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該遵守基本的設(shè)計(jì)原則，確保電氣設(shè)計(jì)的合理性和安全性。

首先，在對電氣設(shè)備和管線進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該盡量減少預(yù)制構(gòu)件的種類，充分考慮預(yù)制構(gòu)件的規(guī)格，為工業(yè)化生產(chǎn)提供便利，提高生產(chǎn)的工作效率和質(zhì)量。

其次，在預(yù)制構(gòu)件的受力位置不能設(shè)計(jì)接線盒、孔洞等，并且對于隔墻的電氣設(shè)備不能直接進(jìn)行連通。然后，在布置電氣點(diǎn)位時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格根據(jù)電氣設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，如：開關(guān)、插座、消防設(shè)備等。

最后，在設(shè)計(jì)防雷接地時(shí)，引入線的選擇應(yīng)該優(yōu)先考慮現(xiàn)澆混凝土中的鋼筋[1]。

1.2 電氣設(shè)計(jì)流程

裝配式住宅建筑電氣設(shè)計(jì)比傳統(tǒng)住宅要復(fù)雜，增加了深化設(shè)計(jì)和電氣拆分設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員會(huì)經(jīng)過方案論證，全方位了解和掌握室內(nèi)精裝定位、項(xiàng)目設(shè)備配置，根據(jù)建筑工程的要求進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)，并和建筑方展 開設(shè)計(jì)方案的溝通和確認(rèn)，然后進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，再次確認(rèn)深化圖紙，并由構(gòu)件廠根據(jù)深化圖紙進(jìn)行加工和生產(chǎn)。

在分析方案過程中應(yīng)該要將電氣管線和預(yù)制構(gòu)件之間的關(guān)系進(jìn)行明確。在施工圖紙的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該按照裝配要求完成電氣設(shè)計(jì)的定位，保障電氣設(shè)計(jì)達(dá)到安裝凈高要求。在深化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員在施工圖的基礎(chǔ)上，精準(zhǔn)定位開關(guān)、插座、強(qiáng)弱配電箱、洞口等位置，并進(jìn)行尺寸的標(biāo)準(zhǔn)，確保構(gòu)件符合裝配式標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)深化設(shè)計(jì)要求，然后通過和多方之間的確認(rèn)，最終通過廠家大批量的加工生產(chǎn)。電氣拆分屬于電氣設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)，需要設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工三方協(xié)同合作，由結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計(jì)人員對墻板、樓板進(jìn)行結(jié)構(gòu)拆分，并形成結(jié)構(gòu)拆分圖，電氣設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)拆分圖的基礎(chǔ)上開展電氣拆分設(shè)計(jì)，對預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行電氣編號(hào)，對預(yù)留線盒、暗敷導(dǎo)管、強(qiáng)弱電箱孔洞進(jìn)行準(zhǔn)確定位，確定防雷接地線的位置和型號(hào)及線路走向[2]。

1.3 電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)

一是在建筑工程設(shè)計(jì)合同的基礎(chǔ)上，將各種預(yù)制構(gòu)件的規(guī)格進(jìn)行劃分，明確預(yù)埋套管為、線盒、孔洞、管線定位等。

二是進(jìn)一步熟悉和掌握構(gòu)件結(jié)構(gòu)體系和類型，結(jié)合實(shí)際管線的情況科學(xué)合理地開展電氣設(shè)計(jì)。

三是當(dāng)明確相關(guān)構(gòu)件位置后，根據(jù)現(xiàn)場情況選擇最佳的安裝方式和安裝定點(diǎn)，并結(jié)合具體情況合理選取有效的接地方式。

四是在設(shè)計(jì)圖中應(yīng)該明確標(biāo)注相關(guān)信息，如：電氣設(shè)備定點(diǎn)、連接預(yù)制構(gòu)件管線方式、管線位置、孔洞位置、構(gòu)件規(guī)格、溝槽高度尺寸等。

2 裝配式建筑電氣設(shè)計(jì)存在的問題

2.1 設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)觀念比較落后

在裝配式住宅建筑電氣設(shè)計(jì)中部分設(shè)計(jì)人員缺乏客觀、科學(xué)的界定設(shè)計(jì)思想，其自身所具備的設(shè)計(jì)觀念比較落后，設(shè)計(jì)方法比較陳舊，在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中依舊采用傳統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)理念，使得設(shè)計(jì)方案不能滿足建筑電氣需求，并且對于新材料、新技術(shù)的掌握比較少，進(jìn)而影響電力系統(tǒng)的升級(jí)設(shè)計(jì)。隨著時(shí)代的快速發(fā)展，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該樹立與時(shí)俱進(jìn)的設(shè)計(jì)思想，緊跟時(shí)代步伐，積極學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)相關(guān)的新技術(shù)，掌握設(shè)計(jì)中所用的新材料，還應(yīng)該融入節(jié)能環(huán)保理念和智能化理念，使得電氣設(shè)計(jì)更加智能化和節(jié)能化，促進(jìn)建筑行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展[3]。

2.2 電氣設(shè)計(jì)方式比較單一

由于國家居民整體素質(zhì)在不斷提升，對于電力系統(tǒng)的需求也是呈現(xiàn)多元化發(fā)展，設(shè)計(jì)人員傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能達(dá)到電力系統(tǒng)的發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)，在國家的發(fā)展過程中，對于裝配式住宅建筑應(yīng)該通過豐富多樣的電氣設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，有效提升電氣的設(shè)計(jì)水平，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

3 裝配式住宅建筑電氣設(shè)計(jì)方法

3.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案和施工進(jìn)度

在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員可以利用BIM 技術(shù)進(jìn)行并行化協(xié)同設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)信息實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)更新和交互，對不同專業(yè)的碰撞進(jìn)行自動(dòng)檢查，有效解決傳統(tǒng)手工繪圖的缺陷，使得電氣設(shè)計(jì)中的預(yù)留開關(guān)、管道、線盒、洞口等設(shè)計(jì)更為合理和精確。并在設(shè)計(jì)中遵循檢驗(yàn)、優(yōu)化、再檢驗(yàn)的基本原則，不斷改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，還可以利用3D 視圖進(jìn)行產(chǎn)品建模，有效提升設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，提高建筑電氣設(shè)計(jì)工作效率。

另外，設(shè)計(jì)人員可以通過BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維仿真，進(jìn)而更加清楚、直觀地看到結(jié)構(gòu)鋼筋、預(yù)留開關(guān)、洞口、管線、線盒、其他專業(yè)設(shè)備之間的矛盾，并結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)件唯一識(shí)別碼代表構(gòu)件身份，然后通過科學(xué)方式將標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場指定地點(diǎn)，并將構(gòu)件合理擺放。在建筑的現(xiàn)澆混凝土和節(jié)點(diǎn)上，充分發(fā)揮BIM 技術(shù)的可視化性，對現(xiàn)場的實(shí)際施工進(jìn)度進(jìn)行預(yù)組裝，避免預(yù)制件和現(xiàn)澆接頭部位發(fā)生碰撞，同時(shí)還可以針對不同的碰撞自動(dòng)選取最佳的施工方案和安裝方法，有效提高裝配式住宅建筑電氣的質(zhì)量。另外，在改建和拆除建筑過程中，也可以利用BIM 數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，將可回收和可利用的建筑構(gòu)件進(jìn)行篩選，有效提高工作效率，節(jié)省企業(yè)施工成本[4]。

3.2 疊合樓板和樓梯間內(nèi)的電氣設(shè)計(jì)

疊合樓板屬于一種整體式樓板，是裝配式住宅建筑中經(jīng)常使用的一種樓板形式，主要是通過現(xiàn)澆鋼筋混凝土和預(yù)制板層疊合成的。通過預(yù)制板廠制作出大小合適的預(yù)制底板，然后將預(yù)制底板運(yùn)輸?shù)浇ㄖ┕がF(xiàn)場進(jìn)行澆灌和固定，有效強(qiáng)化樓板的連續(xù)性、整體性，使得建筑物具備很強(qiáng)的抗震性能。將疊層樓板運(yùn)用在裝配式住宅建筑物中，需要在電氣設(shè)計(jì)過程中在預(yù)制板上預(yù)留和確定管路，并且在施工澆筑過程中把提前預(yù)留的位置安裝上管線，然后埋設(shè)在澆筑后的疊合樓板中。在裝配式住宅中預(yù)制樓梯是一種常用的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)類型和應(yīng)用部位不一樣可以劃分為平臺(tái)和無平臺(tái)兩種形式。大多數(shù)建筑樓梯間的電氣設(shè)計(jì)是從剪力墻頂部穿過垂直線，當(dāng)靠近樓梯的平臺(tái)是預(yù)處理式樓梯結(jié)構(gòu)時(shí)，則在鋪設(shè)電源線過程中應(yīng)該考慮管道的橫向和垂直向的連接處走線，當(dāng)靠近樓梯的平臺(tái)是施工現(xiàn)場澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該在結(jié)構(gòu)施工過程中進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)的定位和預(yù)埋。

3.3 公共區(qū)域電氣設(shè)計(jì)

在建筑的公共區(qū)域的強(qiáng)弱電豎井中制定主干線，能夠有效提高電力系統(tǒng)主干線相關(guān)的工作效率，如：安裝、維護(hù)、鋪設(shè)等，強(qiáng)弱電井和用戶室之前的管線是非常多的，每天家庭至少有網(wǎng)絡(luò)、樓宇門可視化系統(tǒng)、有線電視、通訊等四根管線和強(qiáng)弱電井相連。當(dāng)強(qiáng)弱電豎井中的管道數(shù)量非常多時(shí)，管線就會(huì)產(chǎn)生交叉問題，所以，在鋪設(shè)公共區(qū)域內(nèi)的電氣管線時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該遵循基本的設(shè)計(jì)原則，在進(jìn)行公共區(qū)域電氣設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)該和建筑方達(dá)成合作和配合，對電氣用房和強(qiáng)弱電豎井的條件進(jìn)行優(yōu)化，使得電氣用房的建設(shè)位置盡可能地接近房子中心，強(qiáng)弱電豎井的建設(shè)位置盡可能地圍繞核心管，并保證是在最中心的位置。另外，設(shè)計(jì)人員還需要和施工方進(jìn)行專業(yè)化的溝通和交流，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際施工的工程機(jī)電管線和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的關(guān)系，刪減掉不能滿足設(shè)備的機(jī)房、管井要求的內(nèi)墻、樓板預(yù)構(gòu)件等，當(dāng)強(qiáng)弱電豎井需要覆蓋大量家庭用戶時(shí)，應(yīng)該在此基礎(chǔ)上引出線槽為每個(gè)家庭進(jìn)行入線。同時(shí)，公共區(qū)域的電氣設(shè)計(jì)應(yīng)該在建筑和結(jié)構(gòu)專業(yè)協(xié)同下開展設(shè)計(jì)，并經(jīng)過專業(yè)策劃和計(jì)算，最終明確公共區(qū)域的電氣布置方案，提高電氣設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性[5]。

3.4 預(yù)制墻板電氣設(shè)計(jì)

墻體板材主要是在預(yù)制廠房中通過對鋼筋混凝土進(jìn)行加工制成的，可以稱之為預(yù)制墻板，根據(jù)預(yù)制墻板的材料可以劃分為輕型墻板和土墻，根據(jù)預(yù)制墻板的作用可以劃分為外墻和內(nèi)墻。預(yù)制墻板是裝配式建筑的一種形式，需要提前進(jìn)行加工生產(chǎn)，并運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場然后進(jìn)行組裝。因此，預(yù)制墻板的電氣設(shè)計(jì)應(yīng)該提前規(guī)劃，在墻體板材的加工過程中預(yù)留出管道的通道，便于在裝配后能夠直接利用預(yù)留通道。裝配式住宅建筑的電源盒、照明開關(guān)、插座等都需要安裝在墻上，所以在預(yù)制墻板的電源護(hù)管和外護(hù)管進(jìn)行連接時(shí)，應(yīng)該在連接位置為施工和裝配預(yù)留充足的空間，同時(shí)設(shè)置好接線設(shè)備。

3.5 照明系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)

在電氣系統(tǒng)中照明系統(tǒng)是非常重要的一部分，裝配式住宅建筑中應(yīng)該注重照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)，根據(jù)相關(guān)法律要求和國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步明確不同場合的照明強(qiáng)度、照明功率、照明視覺要求。不僅要滿足住宅建筑的照明需求，還要盡可能地節(jié)約能源消耗，盡可能地選取高光效的照明設(shè)備，使得光能資源的價(jià)值被充分發(fā)揮出來。可以將電氣照明和自然光有效結(jié)合，利用反光和導(dǎo)光的手段將自然光引進(jìn)室內(nèi)，使得室內(nèi)照明需求和標(biāo)準(zhǔn)得到滿足，在不能利用自然光時(shí)應(yīng)該通過單獨(dú)電源線路對照明進(jìn)行控制。對于樓梯、走廊、大廳等位置的照明應(yīng)該利用智能照明控制系統(tǒng)，并根據(jù)采光情況合理實(shí)行分組、分區(qū)的控制工作，假如采光效果比較好，可以通過手動(dòng)控制類型的開關(guān)實(shí)現(xiàn)照明，達(dá)到節(jié)約資源的效果。另外，在設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)中還可以利用LED 節(jié)能燈具，降低熱量的損耗，避免輻射問題，還可以增加使用時(shí)間，并進(jìn)行回收處理，有效降低建筑工程施工成本，滿足節(jié)能環(huán)保的要求。因此，在裝配式住宅建筑的電氣設(shè)計(jì)中應(yīng)該充分考慮LED 光源的問題，由于其內(nèi)部存在補(bǔ)償電容器裝置，使用功率因數(shù)大于90%，根據(jù)建筑室內(nèi)空間大小、內(nèi)部采光合理選擇燈具，配合LED 光源，使得光源使用功率因數(shù)有效提升，達(dá)到節(jié)能效果。并通過智能照明控制器實(shí)時(shí)控制公共區(qū)域的照明情況，同時(shí)還能夠?qū)φ彰飨到y(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，有效節(jié)約照明資源。

3.6 電氣設(shè)計(jì)和內(nèi)裝產(chǎn)品的敷設(shè)

在裝配式住宅建筑中內(nèi)部構(gòu)件可以分為模塊構(gòu)件、整體構(gòu)件。部品主要是存在標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)化產(chǎn)品，通過現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)生產(chǎn)的保溫墻、疊合板、掛墻板、預(yù)制板、預(yù)制樓梯、疊合梁等，都屬于建筑構(gòu)件和部品。內(nèi)部部品主要有兩種，一種是地板、吊頂、隔墻等集成化的部品，另一種是整體儲(chǔ)物、整體衛(wèi)浴、整體廚房等模塊化的部品。在裝配式住宅建筑的電氣設(shè)計(jì)中融入內(nèi)部部品的敷設(shè)，能夠有效分開電氣設(shè)計(jì)和建筑物本體，這種模式稱為SI 組裝式內(nèi)部敷設(shè)系統(tǒng)，而S 是結(jié)構(gòu)體的簡寫，I 是內(nèi)裝和管道的簡寫。當(dāng)在裝配式住宅建筑中運(yùn)用SI 系統(tǒng)，可以將建筑內(nèi)部的裝置和水平導(dǎo)線設(shè)計(jì)在地面或屋頂上，將垂直導(dǎo)線管設(shè)計(jì)在二次墻內(nèi)或者是建筑裝飾里。

綜上所述，裝配式住宅建筑電氣設(shè)計(jì)方法應(yīng)該優(yōu)化設(shè)計(jì)方案和施工進(jìn)度，提高設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性和施工效率，并積極優(yōu)化疊合樓板和樓梯間內(nèi)的電氣設(shè)計(jì)、公共區(qū)域電氣設(shè)計(jì)、預(yù)制墻板電氣設(shè)計(jì)，將電氣設(shè)計(jì)和內(nèi)裝產(chǎn)品的敷設(shè)進(jìn)行結(jié)合，節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用和時(shí)間，提高施工裝配效率，使得裝配式住宅建筑更加智能化發(fā)展，提高建筑的品質(zhì)和性能，推動(dòng)建筑行業(yè)的可持續(xù)化發(fā)展。