裝配式建筑電氣設(shè)計(jì)優(yōu)化措施分析

中國(guó)機(jī)械設(shè)備工程股份有限公司 王宇曦

1 裝配式建筑的意義

1.1 滿(mǎn)足節(jié)能減排要求

根據(jù)相關(guān)資料，當(dāng)PC 構(gòu)件系數(shù)達(dá)到90%時(shí)，施工上的模板使用量將會(huì)大幅度減少85%，施工腳手架的使用量也將會(huì)減少50%，而鋼筋和水泥的使用量則會(huì)依次減少2%和7%，此外，能源也會(huì)有顯著的降低（電能節(jié)約10%，節(jié)水40%）。裝配式建筑設(shè)計(jì)在節(jié)約和減排工作方面顯著優(yōu)于傳統(tǒng)建筑方法，具有顯著的優(yōu)越性[1]。

1.2 提升施工、設(shè)計(jì)水平

采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和工業(yè)化生產(chǎn)方式，預(yù)制組裝型房屋能夠保證材料和材料的質(zhì)量平衡，使結(jié)構(gòu)尺寸準(zhǔn)確度達(dá)到最高水平，并保證后期裝修和工程設(shè)計(jì)材料的品質(zhì)。由于社會(huì)的集約化，農(nóng)村建設(shè)正在實(shí)行大規(guī)模發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)代替人工方式，社會(huì)性和大規(guī)模生產(chǎn)方式已成當(dāng)務(wù)之急。由于裝配型房屋的發(fā)展，機(jī)械代替人工方式實(shí)行場(chǎng)地維修，不僅能夠解決常規(guī)建筑施工的問(wèn)題，還能進(jìn)一步提高房屋的品質(zhì)和可靠性。標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的機(jī)電產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了“整體的設(shè)計(jì)、車(chē)間的建造、裝配式施工、信息化管理、智能運(yùn)行”，并且通過(guò)將BIM 使用于圖紙的深化設(shè)計(jì)，結(jié)合不同學(xué)科的技術(shù)和過(guò)程，對(duì)設(shè)施和線(xiàn)路實(shí)行科學(xué)分割，從而更好地滿(mǎn)足建筑施工的需求，大大提高建筑施工效能，大大降低造價(jià)，進(jìn)一步提高建筑工程品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)工程的安全可靠性。通過(guò)在工廠預(yù)制模塊化機(jī)械配件，并將其運(yùn)送至工地現(xiàn)場(chǎng)完成裝配化建造，能夠大大降低建筑施工經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，大大提高裝備效益，節(jié)儉工人和建筑材料生產(chǎn)成本，進(jìn)一步提高設(shè)備安裝準(zhǔn)確度，減少建造時(shí)間，進(jìn)一步提高裝備品質(zhì)。與常規(guī)的現(xiàn)場(chǎng)上進(jìn)行施工、焊接和安置相比，這種方式更加安全、高效[2]。

1.3 便于維修更換

裝配式建筑的機(jī)械設(shè)備與管道分開(kāi)，管道分層，使得維護(hù)更換更加便捷，同時(shí)也不會(huì)影響主體安全。全部功能空間的固定面裝飾和設(shè)備設(shè)施都已經(jīng)裝配完畢，從而到達(dá)建筑使用功能和性能的最佳狀態(tài)。通過(guò)采用綜合管線(xiàn)集成技術(shù)，能夠有效地運(yùn)用內(nèi)部空間，將房屋支撐體系的結(jié)構(gòu)體與填充體系的各系統(tǒng)管線(xiàn)全部分開(kāi)，從而大大提高了日后維修更換的效率和便利性。

2 裝配式住宅建筑電氣設(shè)計(jì)要求

隨著我國(guó)城市建設(shè)的可持續(xù)性發(fā)展，使得我國(guó)在建筑領(lǐng)域方面的能源利用率逐漸成為重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象，其也能在一定程度上緩解城市與環(huán)境之間的矛盾關(guān)系，裝配式建筑工程中的電氣設(shè)計(jì)需要結(jié)合工程運(yùn)營(yíng)功能、電力需求，總結(jié)既有的電力傳輸與使用原則，對(duì)裝配式的電氣網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行不斷的優(yōu)化升級(jí)，以此來(lái)滿(mǎn)足現(xiàn)階段裝配式建筑內(nèi)部對(duì)電氣的多元化需求。施工單位針對(duì)具體的施工情況制定合適的解決措施，以此來(lái)確保裝配式建筑電氣設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)高效地運(yùn)行。裝配式建筑設(shè)計(jì)前，設(shè)計(jì)師需要結(jié)合現(xiàn)階段民用電氣設(shè)備存在的危害來(lái)不斷調(diào)整設(shè)計(jì)方案，以防止危險(xiǎn)因素在電氣設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的出現(xiàn)。根據(jù)以往的電氣設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來(lái)更新與引進(jìn)國(guó)外更先進(jìn)的電氣設(shè)備，以從根本上解決能源的利用率。現(xiàn)階段裝配式建筑工程在不斷擴(kuò)大，如果在電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中不考慮節(jié)能，電力資源的浪費(fèi)將更加嚴(yán)重。預(yù)制建筑工程設(shè)計(jì)可分為方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)。為了使電氣設(shè)計(jì)方案能夠具備可行性與經(jīng)濟(jì)性，需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行方案演示，制定施工設(shè)備的裝配標(biāo)準(zhǔn)，明確設(shè)備的安裝位置，完善電氣安裝方案。制造商需要按照?qǐng)D紙的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。與普通建筑工程設(shè)計(jì)方案相比，預(yù)制住宅建筑工程的電氣設(shè)計(jì)需要關(guān)注PC 部件的預(yù)埋箱和管道，以避免在后續(xù)電力設(shè)備安裝過(guò)程中損壞部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

3 裝配式住宅建筑電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

3.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

本項(xiàng)目主要是以陜西省南部的某個(gè)住宅小區(qū)為研究對(duì)象，該小區(qū)是一個(gè)裝配式混凝土住宅建設(shè)試點(diǎn)工程，小區(qū)總共有200戶(hù)，每戶(hù)的住宅面積為232m2，該住宅小區(qū)的支撐結(jié)構(gòu)主要是采用鋼筋混凝土為主，樓板的承板是采用鋼筋桁架，墻體主要是采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土，以確保建筑物的安全性和穩(wěn)定性。建筑物的裝配率將超過(guò)85%，并且還會(huì)擁有更專(zhuān)業(yè)的建筑設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與施工隊(duì)伍。

3.2 裝配式住宅建筑電氣設(shè)計(jì)基本流程

在裝配式住宅建筑電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中，電氣設(shè)計(jì)人員必須堅(jiān)持完整性的原則，以確保設(shè)計(jì)質(zhì)量。與傳統(tǒng)住宅不同，裝配式住宅建筑電氣設(shè)計(jì)需要進(jìn)行深度分析和拆分，以確保設(shè)計(jì)質(zhì)量。深度分析包括對(duì)各個(gè)配電箱、燈、開(kāi)關(guān)、插座和洞口進(jìn)行精確定位，并進(jìn)行尺寸標(biāo)注，以確保設(shè)計(jì)質(zhì)量。裝配式住宅建筑電氣設(shè)計(jì)的一大挑戰(zhàn)是電氣拆分設(shè)計(jì)，這需要設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和施工三者之間的協(xié)調(diào)配合。

3.3 裝配式住宅建筑電氣深化設(shè)計(jì)方法

裝配式住宅建筑電氣深化設(shè)計(jì)示例如圖1所示?？梢钥闯觯趯?duì)住宅建筑之內(nèi)的衛(wèi)生間的燈具進(jìn)行設(shè)計(jì)與定位時(shí)，必須考慮到給排水設(shè)備和水管是否會(huì)與電氣設(shè)備發(fā)生碰撞，因此，應(yīng)根據(jù)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，精確確定燈具的尺寸。在安排起居室空調(diào)的出口位置時(shí)，應(yīng)該特別注意避免與室外雨水管發(fā)生碰撞，以確保安全性。

3.4 預(yù)制構(gòu)件電氣設(shè)備拆分設(shè)計(jì)方法

3.4.1 疊合樓板

預(yù)制樓板在生產(chǎn)車(chē)間進(jìn)行加工，根據(jù)電氣拆分圖預(yù)留線(xiàn)盒、線(xiàn)管和洞口，加工之后的預(yù)制樓板；接著，將預(yù)制樓板運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)，將線(xiàn)管穿鋼筋鋪設(shè)在預(yù)制樓板上方，并進(jìn)行連接；最后，將疊合樓板進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆筑，并將其抹平。

3.4.2 復(fù)合墻板

在復(fù)合墻板電氣拆分設(shè)計(jì)中，為了確保電氣設(shè)備的準(zhǔn)確性和可靠性，必須準(zhǔn)確位置強(qiáng)電控制器、電源插座連接盒、弱電連接盒、敷設(shè)線(xiàn)路和洞口的位置，這必須在施工平面圖、深化平面圖、電氣設(shè)備表、控制系統(tǒng)圖等基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合考慮，以確保電氣設(shè)備的安裝位置準(zhǔn)確無(wú)誤。依據(jù)圖紙和深化圖，確認(rèn)配電箱與墻壁之間的水平距離，并使用設(shè)備表精確測(cè)量，以確保安裝時(shí)的準(zhǔn)確性。此外，還必須依據(jù)系統(tǒng)圖和平面布置圖，精密選定線(xiàn)路的走向，并精確控制每根進(jìn)出線(xiàn)管之間的距離，以確保安裝質(zhì)量。

在制定電氣拆分圖時(shí)，應(yīng)特別注意每個(gè)開(kāi)關(guān)、線(xiàn)盒和管線(xiàn)在墻板上的位置，并且要按照結(jié)構(gòu)專(zhuān)家提供的箭頭指示，準(zhǔn)確地將正面、背面以及穿墻布置的線(xiàn)盒和管線(xiàn)分開(kāi)，以確保拆分圖的準(zhǔn)確性和可靠性。

在繪制完畢后，應(yīng)當(dāng)仔細(xì)檢查所有開(kāi)關(guān)電源、線(xiàn)盒、管道有無(wú)與預(yù)制復(fù)合墻板的肋梁和肋柱發(fā)生撞擊，盡可能將其設(shè)置在復(fù)合墻板中粉煤灰加氣硅酸鹽砌塊區(qū)域，以確保安全可靠，如果有需要，可以對(duì)原來(lái)電氣設(shè)置水平圖中的開(kāi)關(guān)電源、線(xiàn)盒、管道作出一定的修改，以確保安全可靠。如圖2所示，圖2展示了一種新的機(jī)械拆分設(shè)計(jì)方案，用于制造復(fù)合型模板。

圖2 裝配式復(fù)合墻板電氣拆分設(shè)計(jì)

4 裝配式建筑智能化技術(shù)應(yīng)用

4.1 設(shè)計(jì)方案優(yōu)化

利用BIM 方法，各學(xué)科專(zhuān)業(yè)能夠進(jìn)行協(xié)作開(kāi)發(fā)，即時(shí)發(fā)布網(wǎng)絡(luò)消息，并且能夠自動(dòng)檢測(cè)各學(xué)科專(zhuān)業(yè)相互之間的相互撞擊狀況，從而有效地避免人工繪制圖樣時(shí)出現(xiàn)的碰撞問(wèn)題，使裝配型建筑電氣、智能工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的安裝控制器、線(xiàn)盒、管道、洞口等工程更為準(zhǔn)確、合理，從而提高工程質(zhì)量和效率?！皽y(cè)試→優(yōu)化→再測(cè)試”的原理提供了一個(gè)完善的方案，以確保裝配式生產(chǎn)和實(shí)施的順利。此外，三維視圖方法能夠更為精確地展示設(shè)計(jì)模型，從而大大提升了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和效率。

4.2 生產(chǎn)精度優(yōu)化

由于使用BIM 三維模擬技術(shù)，可以清晰地檢測(cè)出控制器、線(xiàn)盒、管線(xiàn)、孔洞與建筑框架或任何專(zhuān)用機(jī)械設(shè)備之間的碰撞情況，從而有效地預(yù)防現(xiàn)澆構(gòu)件與現(xiàn)澆連接節(jié)點(diǎn)之間的碰撞。此外，采用建筑信息模型的可視化技術(shù)，可以更加準(zhǔn)確地模擬現(xiàn)場(chǎng)裝配，從而更好地滿(mǎn)足施工要求[3]。

4.3 施工進(jìn)度優(yōu)化

使用BIM 三維模擬技術(shù)，可以清晰地看出開(kāi)關(guān)、線(xiàn)盒、管線(xiàn)、洞口與結(jié)構(gòu)鋼筋或其他專(zhuān)業(yè)設(shè)備之間是否存在沖突。在完成現(xiàn)澆預(yù)制模型和現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)深化后，可以利用建筑信息模型的可視化技術(shù)提前模擬現(xiàn)場(chǎng)裝配，從而避免預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆連接節(jié)點(diǎn)之間發(fā)生碰撞。通過(guò)綜合分析各種碰撞結(jié)果，可以自動(dòng)選擇最佳的安裝和施工方案。

4.4 運(yùn)營(yíng)維護(hù)控制優(yōu)化

通過(guò)使用建筑信息模型，可以將項(xiàng)目中各個(gè)參與方和階段的數(shù)據(jù)整合到一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，并且后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)人員可以訪(fǎng)問(wèn)這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，以便了解建筑物的實(shí)際運(yùn)行情況。通過(guò)這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)，并且可以完成對(duì)各種專(zhuān)業(yè)設(shè)備的有效維護(hù)，從而達(dá)到可視化和智能，建立一個(gè)完善的裝配式建筑全生命周期管理系統(tǒng)，以提升建筑物的使用效率和安全性。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著裝配式住宅建設(shè)的迅猛發(fā)展，電氣設(shè)計(jì)技術(shù)更應(yīng)該不斷創(chuàng)新與發(fā)展。因此，“施工圖、深化圖、拆分圖”三步走的建筑設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，將把常規(guī)的施工電氣設(shè)計(jì)技術(shù)和裝配式施工與住宅設(shè)計(jì)技術(shù)相結(jié)合，結(jié)合了施工、設(shè)計(jì)、機(jī)械等多種的技術(shù)工藝，從而盡可能地降低了生產(chǎn)過(guò)程的技術(shù)生產(chǎn)成本，并提升了施工過(guò)程的裝配與施工質(zhì)量。在未來(lái)，裝配式住宅設(shè)計(jì)將充分運(yùn)用信息化技術(shù)與智慧科技，實(shí)現(xiàn)智能化建造，從而大大提升建筑物的智能化水平。