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摘要：一种新型的建筑形式是预制装配式建筑,其受到气候环境原因的影响相对小,施工效率高,很大地节省劳动力。本文从预制装配式建筑的构造、加工、施工等方面出发,探讨了预制装配式建筑不同于普通建筑的电气设计要点。
关键词：预制装配式；电气设计；结构体系
0 引言
随着经济社会的发展,社会对于建筑业的要求也持续显现。建筑生产过程的预制化和装配化是建筑工业化的重要实现手段之一，也是目前社会运用区域最广的施工技术。预制装配式建筑在实际施工过程中所需劳动力少、施工效率高、几乎不受环境气候的影响。在实际使用中,预制装配式建筑空间利用率高,可自由分隔房间,空间的划分灵活多变。因此，分析预制装配式建筑的设计要点,具有重要的现实意义。
1 预制装配式建筑相关特点
1.1 叠合楼板
叠合楼板是由预制板和现浇钢筋混凝土层叠合而成的装配整体式楼板。但在传统建筑中，常见的楼板有两种，即预制板和现浇板。现浇板具有整体性好、抗震性能好等优点，但费工，需要大量的模板，施工周期长，难于实现工业化；预制板构件制作不受季节、气候因素限制，易于实现建筑构件的工业化，可提高构件质量，节省大量模板和支承件，施工速度快，但整体性、灵活性、抗震性较差。叠合楼板结合预制板和现浇板的优点，由预制部分和现浇部分组成。预制部分多为薄板，在预制构件加工厂完成，施工时吊装就位，既作为永久模板而无需模板，又作为楼板的一部分承担使用荷载；现浇部分在预制板面上完成。叠合楼板预制部分如图1所示。
图1 叠合楼板预制部分（mm）
1.2 预制墙板
预制墙板是预制装配式建筑中的重要组成部分，有预制钢筋混凝土墙板、轻质条板隔墙等多种类型。电气与不同类型的预制墙板配合时，思路和做法有很大差别。
在预制钢筋混凝土墙板中，外饰面砖与构件的混凝土整体成型，窗框直接预埋于预制墙板中，预制墙板中还可以夹带保温板。设置在预制钢筋混凝土墙板中的电气设备、管线应在工厂内预装并一体浇筑，要求定位精确，现场无法修改。
轻质条板隔墙内部均匀排列多个空心孔，具有轻质、防火、防潮、抗震、隔音等优良性能，标准宽度为600mm，厚度有90mm、120mm、140mm等多种规格。
1.3 结构工艺与施工
（1）装配式建筑物通常在1F及地下室不采用预制模式，而采用普通的现浇模式。
（2）一般情况下，装配式建筑土建的施工工序是:吊装墙板—吊装平台板—浇筑平台现浇层—吊装上一层墙板—吊装上一层平台板。
（3）预制钢筋混凝土墙体间的竖向连接采用套筒灌浆技术。将套筒一端的钢筋在预制工厂通过螺纹完成机械连接，另一端钢筋在施工现场通过灌浆进行连接，上下两根钢筋从两端开口穿入套筒内部，钢筋与套筒间填充高强度膨胀灌浆料，即完成钢筋的连接。另外，套筒内对应的上下钢筋之间并不需要搭接或焊接。
2 电气设计要点
2.1 设计原则
（1）充分了解装配式建筑的构造、加工、施工等基本特性，明确具体项目中各单体采用的装配式结构体系及预制混凝土构件分布情况，制定科学、合理、经济、高效的设备管线安装敷设总体方案。
（2）电气管线敷设方案的确定应遵从尽可能安装在吊顶和装饰墙体（如轻质隔墙内部空间、外墙与室内装饰面层间、内保温层等）内的原则，以建筑布置及精装修设计条件要求为导向，准确把握每一段电气管线在预制构件中预埋的必要性，尽量减少管线在混凝土（特别是预制板）中的预埋。
（3）针对土建预制装配化程度及实施方案的具体情况，调整原有相关的电气设计流程和做法，注意与结构各相应参数的“定量”配合，结合具体区域叠合楼板及预制墙体的具体分布和特殊构造，制定合理、可行的“重点区域”管线敷设路由排布方案，及时配合结构专业做好预制构件预留预埋，必要时需要协商、干预局部板墙构件的结构拆分及形式方案。
（4）管线路由应进行总体优化，减少在预制及现浇楼板的交叉，尤其是三重交叉。
（5）按照全过程整体把控和精细化设计思路，对预埋预留进行精确定位，并适当考虑施工安装便利及容错措施，以提高施工效率及建筑品质。
2.2 户内配电箱、弱电箱方位
（1）合理确定方位。装配式建筑户内配电箱、弱电箱（如住宅、商铺等）是每户电源或信号的源头，集中大量的电气进出管线，宜尽可能避免安装在预制墙体上，减少专业配合难度和强度。住宅（或商铺等）分户墙两侧对应位置布置安装配电箱或弱电箱时，应向结构建筑专业复核是否满足结构、隔声及防火等要求。
（2）户内配电箱、弱电箱处叠合板块因进线管线偏大、出线回路集中，管线出现交叉的情况较多，特别是当配电箱电源进线管外管径大于40mm时，厚度为60～80mm的现浇层已不能保证电气管线的敷设在避让钢筋网片的同时确保楼板的结构施工质量。在此情形下，除设法分流该处的管线外，可通过减少建筑面层增加现浇层厚度来解决问题；如还不能满足，可要求结构专业调整局部方案，在户内配电箱、弱电箱相对应部位的区域采用传统全现浇楼板，而户内其他部位仍采取叠合楼板，以确保楼板的结构应力安全。
2.3 预埋电气管线与结构工艺的配合
2.3.1 管径与叠合板现浇层厚度配合
叠合板中暗敷的管线不应影响结构安全，通常敷设在钢筋混凝土现浇板内的管线最大外径不宜超过板厚的1/3。电气管线暗敷在叠合板内时，应与建筑结构专业确认叠合板现浇层、找平层的厚度等信息，以确定电气管线所能使用的最大管径。电气管线暗敷时，外护层厚度不应小于15mm（消防配电管线为30mm），在实际项目中计算时还应考虑施工误差等各方面因素。叠合板预制板的桁架钢筋高出预制板面，当电气管线与桁架钢筋有交叉点时，还需考虑桁架钢筋的高度（约为30mm）。叠合板现浇层内预埋电气管线示意如图2所示。
图2 叠合板现浇层内预埋电气管线示意（mm）
2.3.2 预埋管线与叠合板现浇层钢筋配合
桁架钢筋在叠合板中起非常重要的作用，电气设计在与结构配合时，既不可以打断桁架钢筋，也不能要求其绕行，应尽量减少管线穿跨桁架钢筋。在叠合板的现浇层内，除了桁架钢筋外，还有一层面筋。所以，预制板内预埋的接线盒距桁架钢筋的距离应大于100mm，才能保证线管顺利从桁架钢筋上方垂直穿过并引入接线盒。桁架钢筋与面筋之间空间有限，在设置电气管线时应尽量优化，减少管线和交叉；对于一些较大的交叉节点，应与结构确认是否可行，以免造成施工困难。
2.3.3 管线路由与结构施工的配合
预制墙内的管线与现浇层内的管线连接一般有上接和下接两种方式。依据管线最短原则，距地面近的插座通常采用向下与现浇层内的管线连接；距楼面近的开关采用向上与现浇层内管线连接的方式。根据装配式建筑土建的施工工序，电气管线从本层板墙内往上引入到顶板的平台现浇层内进行连接时，即使预制墙内管线有误差，也可以通过调整移动尚未浇筑的现浇层内水平管线来保证管线连接。在实际工程中，为保证连接顺畅和减少预留配合量，施工方采用部分预制墙内管线与现浇层内管线上接的方式。
2.3.4 管线预制板水平与垂直对接解决方案
在预制墙中，预埋包括强、弱电插座接线盒以及接线盒到叠合楼板现浇层的垂直管线两部分。需要说明的是，从开关、插座接线盒到叠合楼板的垂直管线一定要精确定位，以方便与叠合楼板现浇层水平管线顺畅对接。大尺度构件安装难以完全保证电气管线无缝对接，故设计需要考虑设置合理的容错空间，使管线敷设具备一定纠正偏差能力，方便连接操作，减少现场返工。具体做法是在预制墙底部预埋有电气管线的位置预留约120mm×300mm×100mm的接线槽。
2.4 户内电气管线路由优化
户内（特别是住宅）电气强弱电点位较密集，电气管线较集中，会出线两层管线交叉的情况，甚至会产生三层交叉的情况。如果出现三层电气管线交叉叠加，叠合板现浇层的理论厚度须远大于80mm。仅通过减少建筑面层来增加现浇层厚度，不能解决三层管线交叉敷设的要求，应结合建筑结构及精装修设计条件，研究管线布线及管线交叉施工方法，优化户内每条电气管线路由。具体的方法如下:
（1）利用丰富多变的精装设计条件，尽可能减少结构楼板的管线预埋根数。
（2）如果两个叠合板块之间存在现浇墙体，可将由强、弱电箱引出的管线尽量沿现浇墙体敷设，以减少电气管线在叠合板上交叉的情况出现。
（3）把照明灯具、强弱电插座等所有需暗敷在混凝土内的电气管线汇总到一张图纸中，对存在二层、三层电气管线交叉的情况，通过平面空间的避让，明确关键区域、关键段的管线路由途径，避免施工时管线交叉。
（4）当电气管线与电气管线、桁架钢筋、地暖水管等交叉，需采取深层次优化线路走向或加强局部结构等方式进行处理时，可采用包含BIM技术在内的多种技术手段进行直观的三维管线综合设计。
2.5 预制板内电气接线盒（预留洞）的精确预埋
预制件都是在工厂一次性加工完成的，对现场开孔、开槽限制甚大，所以对设计施工的要求较高。对于电气专业，在设计施工过程中要对预埋管线和预留的孔洞有精确的定位，才能使预制部分和现浇部分完美衔接。预制构件内预留电气孔洞主要包括叠合板和预制墙体两部分。在叠合板预留电气孔洞主要包括两种类型:
（1）在叠合板内预留照明灯具、消防探头及排气扇等接线盒，接线盒的高度应与其所在方位的叠合板厚度尺寸相匹配，规格要比普通接线盒高度大许多（通常采用高度达100mm左右的八角接线盒），接线盒敲落孔孔中距盒顶20mm，敲落孔直径20mm，盒底部与预制板板底齐平。预制叠合板内预留接线盒电气安装如图3所示。
图3 预制叠合板内预留接线盒电气安装示意（mm）
（2）在电梯间、卫生间、厨房等有吊顶的区域，只需在叠合板预制层上预留100mm的照明、消防等电气出线孔洞。为防止电气预留（埋）孔洞（盒）位置偏移，通常采用强磁铁吸定法和附加筋箍定法两种固位做法。预制叠合板内预留洞口电气安装示意如图4所示。
图4 预制叠合板内预留洞口电气安装示意（mm）
2.6 预制轻质墙板内电气设备、管线现场安装
轻质条板隔墙不同于其他预制件，电气管线在暗敷时可直接在现场施工，无需预制。横向管线需在隔墙上剔槽敷设，但由于条板强度限制，剔槽长度不能超过板宽的1/3。竖向管线利用空心孔走线，开关、插座等设备直接在空心孔处安装。
2.7 防雷接地做法
根据装配式建筑物的特点，1F及地下室不采用预制模式，而采用普通的现浇模式，因此－1F及1F的防雷接地设计应按普通做法完成，但应注意防雷引下线、接地干线主筋之间的竖向电气连接。
2.7.1 引下线
（1）优先利用后浇带竖向主筋作为防雷引下线，但直径须满足相关规范的规格要求，做法与普通建筑利用剪力墙内主筋作为引下线的相同。
（2）当预制柱内主筋作为引下线时，针对装配式建筑由各模板拼装的特点，相邻层的预制柱被楼板断开，没有进行有效的连接，需要将上、下相邻层的预制柱利用主筋进行电气连接，以满足引下线的要求。
（3）当预制混凝土墙内竖向主筋作为防雷引下线时，由于上、下层预制墙体之间的连接采用的是套筒灌浆工艺（同一套管内上、下两条钢筋之间并未有电气连接），也需在结构灌浆施工前将上、下层相应引下线主筋进行有效焊接。
2.7.2 等电位联结
金属门窗的等电位联结在预制件厂内按国标相关图集在预制墙体窗洞内预留接地板，接地板与墙体内的钢筋通过扁钢绑扎连接，并将扁钢引出墙体端侧200mm，以便在现场与后浇带接地干线主筋焊连；接地干线（含均压环）可利用结构横向或竖向后浇带内主筋，在现场施工阶段完成防雷接地干线（含均压环）的安装及配合。卫生间的等电位联结主要在后浇带和现浇层完成，与传统做法基本相同。
2.8 电气设计深度
装配式建筑电气设计应独立于传统施工图，需设置电气专项内容设计，应至少包含以下内容:
（1）明确各单体采用的装配式结构体系及采用预制混凝土构件分布情况，装配式建筑电气设备的设计原则及依据；电气设备、管线等设置在预制构件或装饰墙面内。
（2）与预制件有关的电气预埋箱、盒、孔洞、沟槽及管线等要有做法标注及详细定位，并明确电气构件间的连接做法。
（3）说明电气设备的隔音、防火、防水、保温等措施。
（4）利用预制件内钢筋作为防雷引下线时，应明确引下线钢筋、连接件规格、详细做法，以及可采用大样等形式。
3 结语
综上所述，预制装配式建筑电气设计的结构改变了传统建筑方式下零散的、水平低下的、耗时的困境,符合了当今社会发展的要求,在提升建筑质量的同时也提升了建筑施工速度。但是，在学习与掌握目前的预制装配式建筑设计技术和其要点的同时，中国的预制装配式建筑设计还要与时俱进，顺应时代发展的潮流，持续突破与创新，才可以真正地对中国整体建筑行业的发展起到积极的推动作用。
参考文献
[1]余义泽.预制装配式建筑结构体系与设计[J].建材与装饰.2016(41).
[2]宋竹.预制装配式建筑的设计要点分析[J].住宅与房地产.2016(06).
论文作者:王鸿宇
论文发表刊物:《基层建设》2017年第9期
论文发表时间:2017/7/24
标签：管线论文; 叠合论文; 电气论文; 楼板论文; 现浇论文; 钢筋论文; 建筑论文; 《基层建设》2017年第9期论文;