摘要：随着国内工业化的发展和国家政策的引导，预制建筑在全国范围内得到推广，预制建筑，也称为PC建筑，是一种新兴建筑，其建设速度比传统建筑快。因此，在建筑领域应用越来越多。从设计到施工，预制建筑是使用工业生产方法组装而成。在PC建筑的建造过程中电气设计有着十分重要的作用。本文笔者结合以往的项目经验，针对PC建筑电气设计流程、设计要点及相关问题进行简要分析，并提出了优化对策，以供相关应用与研究参考。
关键词：PC建筑；预制装配式建筑；电气设计；设计要点
引言
预制建筑，也称为PC建筑，是使用预制部件在现场组装。它是一种新型建筑，是建筑方式的重大革新，具有节能，节时，施工污染少，施工噪音低等优点。随着预制建筑的逐步推广，国家及地方也都出台了相应的规范，法规，标准和图集。本文从预制装配式建筑的基本概念、社会经济意义、设计流程、电气设计要点、设计深度等方面做简要分析介绍。
1 装配式建筑的基本概念
装配式预制建筑是一种新的建造方式。预制建筑也称为PC建筑（Prefabricated Contrete Structure的缩写，翻译成预制装配式混凝土结构），结构系统，外部维护系统，管线设备系统以及内部系统的主件使用预制构件组成的建筑。
具体而言，它指的是建筑物从设计到建造采用一套工业生产技术，即利用工业生产方法像搭积木那样来组装建筑。其局部或者全部部件分为若干个单元，在工厂预先制造，随后运到现场，再拼装而成的建筑称作装配式建筑。
2 预制建筑对社会的经济意义
与传统建筑相对比，PC建筑有以下优势：
1)节水。许多部件在工厂预制，现场干法作业，因此节水。
2)节能。集中工业生产，使用新能源及节能产品，能耗低，所以节能。
3)节时。免搭架，土建和机电设备同步施工，不受天气影响，大幅提高生产率，缩短建设工期。
4)节材。工厂规模化模块化的生产大大减少了原材料耗损。
5)节地。较小的区域可以实现相同的功能并显著提高土地利用率。
6)环保。工厂预制，工地干法作业，大大减少建筑垃圾及污水排放，减少有害气体和粉尘排放，施工噪声降低；提高工业设备环保技术水平；集中装修，没有二次装修污染；减少了土地破坏；环保材料，绿色无污染。
7)质量保证。构件是工厂标准化模块化生产的，以确保质量。
8)人文关怀。工地上的传统施工工人都改在环境条件较好的工厂从事机械化生产。
3 装配式建筑设计流程
3.1 设计特征
PC建筑已经彻底改变了建筑的建造方式。主要包括技术水平，管理水平，生产工艺，生产能力，运输条件，施工期等。在预制建筑的整个施工过程中，业主，设计，生产及施工等单位需要认真协调，共同协作。与传统建筑相对比，预制PC建筑具有以下特点：
1)流程精细化：PC建筑的施工过程更全面，更精准，更综合。设计流程方面，多了技术策划，预制PC构件二次深化图纸设计阶段。
2)设计模块化：模块化是建筑工业化的基础。从模数控制到模块化集成，预制PC建筑向标准化设计发展。
3)配合综合化：在设计阶段，各个专业及构部件工厂应该充分合作，使主体结构，预制件，装饰件，设备管线及施工组织一体化。优化设计成果。
4)成本精准化：预制建筑的PC二次深化设计图纸直接用于PC构件厂家生产加工，相同的装配率不同的分拆会带来很大的投资变化，所以，PC设计的合理性将直接影响到建设成本。
5)技术信息化：可以使用BIM技术来提升PC构件设计的精准度及完成度。
3.2 设计流程
由于预制PC建筑的构部件在工厂预制的，原则上在施工工地现场不许开洞开槽，避免损坏预制构部件，影响结构质量和外观。预制PC建筑设计是一个全过程集成设计，因此预制PC建筑的电气设计不同于传统的建筑电气设计，特别是在设计思维设计过程中，具有质的变化。传统建筑设计流程步骤为：方案设计，初步设计，施工图设计和内装设计（施工图可以少量修改）。装配式建筑设计流程步骤为：技术策划，方案论证，项目机电设备配置技术标准参数明确，室内精装修点位确定并定位提资，电气专业设计人员将依据精装修提资要求再进行电气设计，各专业确认设计图纸成果，提资PC二次深化图纸设计，PC设计图纸确认，预制生产厂家基于PC设计深化后的图纸生产和加工。预制PC设计需要精装修室内设计提前完成，精装修点位需要提前确定，这于传统设计不同。与传统的设计步骤相比，PC设计对各个专业的协调合作提出了更高的要求，所有专业都必须尽早配合参与合作：
3.2.1 建筑专业
有必要考虑立面风格，降板区域，楼梯面层做法，保温形式，预埋窗框和瓷砖的影响。
3.2.2 设备专业
机电设计的前置，牵涉到预制PC构件预埋管和预留洞，并且图纸细化工作量非常大。
3.2.3 内装专业
牵涉到机电点位（比如强弱电）提资，精装修设计专业需要大大提前介入时间，即设计前置。
3.2.4 施工方
施工总包单位，吊装单位，PC构件生产制造单位均应提前进行入场介入。
图1 各专业配合要求
同时，在设计过程中，还需要BIM模拟，考虑到预制PC构部件的预留钢筋与现浇部件的钢筋之间的位置关系与连接，利用BIM模拟，在现场施工中大大减少与现浇部位的碰撞和错位。
4 预制PC建筑电气设计要点及对策研究
4.1 设计原则
1)预制PC建筑应能满足建筑物整个寿命周期的维护要求，并且宜采取管线分离方式；
2)预制PC混凝土建筑的设备和管线宜采取和主体结构分离的方式，便于维护和更换，不应该影响建筑主体结构的安全；
3)预制混凝土PC建筑，设备专业管线设计应该和建筑专业设计同步，预留预埋应该符合结构专业相关的要求。工地现场装配过程中，不能在预制构部件上开槽，开洞，打孔等。穿越楼板比较多的设备管线和设备管线比较集中的地方，适合采取现浇楼板；
4)预制混凝土的建筑，设备和管线宜安装在架空层或者吊顶内；
5)标准化设计。设备专业，比如强电专业和弱电智能化专业的设备，其管线设计应该合理充分考虑预制PC构部件标准化设计，减少PC预制种类的生产加工。满足工厂集约化模块化的生产要求和项目施工现场安装装配的要求，以提升生产效率；
6)强电箱和弱电智能化接线箱不宜装配在PC构件上；
7)整体优化设备管线路由，以便减少PC预制和现浇的交叉，特别避免三交叉。
8)根据全过程的把控思路与精细化的设计思路，管线的预留预埋应该精准定位，并且应当适当合理考虑施工现场装配的便利性和容错措施，以便于提升施工效率和建筑质量。
4.2 设计要点及对策研究
预制PC建筑和传统建筑的电气设备安装完全不同，传统的建筑电气设备安装滞后于土建，而预制建筑的电气设备安装和土建可同时进行。这就对电气设计与施工管理提出了更高的新要求。
接下来研究的项目位于上海市嘉定区，建筑面积大约16万平方米。其中，1# ~ 11#住宅楼都是预制混凝土PC设计，如外墙板，隔墙板，楼梯，预制凸窗，空调板和阳台板。二层及二层以下都是现浇，三层及三层以上都是预制PC设计。
1)不同结构类型的预制混凝土PC建筑的要求电气设计均应满足。根据不同结构类型的预制构件的拆分和装配，电气设计应能针对性提出实施方案。
2)有利于维护管理。除按照相应的规范标准外，公用功能电气设备置于易维修易维护的公共部位，弱电智能化系统干线和电气干线集中布置。仍然有必须制定统一的电气设备管线敷设方式，以方便维护和更换。
3)全装修设计思维。在施工图设计阶段，电气专业设计人员应该依据室内精装修的点位布置图纸，将插座，开关面板，灯具和电话，网络，有线电视接口及其他点位按要求进行布置。
4)嵌入预制构件中的机电设备和管线应该在PC构件中预留预埋，并应精准定位。嵌入预制构件的机电设备，接线盒，穿线管孔，操作空间等应与相关电气导管一起精准定位和预留并预埋。当预制构件内部导管连接到其外部施工现场敷设的导管时，应在构件导管连接处预留适当的操作空间，以便于连接外部的电气管线。
5)管线敷设应该能够纠正偏差。当安装大尺寸构件时，很难完全确保机电管线的无缝对接。因此需要设置合理的容错空间。例如，水平安装在梁下的管线和井道的竖直管线之间的连接可以通过软连接，以便于解决管线未对准时的偏差纠正。
6)特殊预制构件应灵活。电气设计过程应精确计算出电气设备的容量和尺寸。但是，在实际工作中，根据实际使用情况需要经常性地更改，因此在电气设备专用的安装区域如电井等场所中，在防火封堵做好的情况下，应该能够以灵活的方式开槽凿洞，以避免无法改变设计。
7)电气管线不应该设置在预制的实体墙内或楼板内，也不应敷设在两板之间的间隙内。
8)电气安装过程的标准化和综合管线的优化。因电气设备的安装和土建施工同步进行，所以在预留预埋完成后很难进行更改。如果不进行规范化标准化标记，则后期将出现无法使用的情况。在室内配电箱，智能化配线箱，楼层箱等地方，不可避免地会有很多管线交叉的情况发生。预制件应该能够满足这种复杂的走线并且具有灵活出线。
9)管线分离技术。大尺寸的配电箱和弱电智能化配线箱等管线进出较多的机电设备，不宜嵌入到预制构件上安装；应在不消减构件性能的情况下预留安装条件。通常，强电箱和弱电箱安装在二结构墙体上（如图2）。电气水平管线应与结构楼板分开，并敷设在架空层或者吊顶内。
图2 强弱电箱位置设置方案
10)预制建筑机电点位设计。对于预制建筑，PC构件生产商加工前，电气专业机电点位必须精确定位，否则，后期更改点位会很困难，所以在电气设计之前必须和精装修设计及PC深化设计充分沟通，使不同的设计方，图纸保证一致性，避免出现返工。笔者在实际工作中，经常遇到电气施工图和精装修图纸上的机电点位不一致的现象发生（如图3）。图3（a）电气施工图红色所圈，左侧插座在PC板中设置，右侧插座现浇设置；图3（b）为精装修图红色所圈，插座均在轻质墙体上，为杜绝此类错误发生，建议出具通用图，也方便预制厂商生产制造，也可以避免相同图纸信息出错，提高设计效率。
（a）电气施工图 （b）精装修图
图3 机电点位图
为了增加视觉直觉，建议还要出具相应的立面图，以便一清二楚地看出点位冲突。图3的电气立面图如图4所示。
图4 立面图
11)机电点位图存在一半在PC上一半在现浇上PC无法预埋的现象经常发生，需要设计单位（电气施工图设计，精装修设计，PC深化设计），PC构部件制造单位和施工单位精心协调，协同工作，各参与方共同确定技术实施方案，精准定位点位和管线，为后续施工提供依据。
12)防雷接地优先用现浇混凝土内的钢筋。预制建筑中一般采用现浇混凝土结构的，如地下室，剪力墙结构底部加固部位的剪力墙，以及高层建筑首层。防雷接地优先用其钢筋。预制构件的水平连接大多用后浇带现浇，作为防雷接地的一部分。剪力墙结构建筑，预制墙体之间的横向连接设有钢筋混凝土现浇带，现浇带内钢筋可以直接当作防雷引下线。
4.3 电气设计深度
预制建筑的电气设计应独立于传统的施工图，至少包含如下内容：
1)明确各个单体预制结构体系和PC构件的分布，以及电气设备的设计原则和依据。
2)和预制构件相关联的弱电箱，强电箱，线盒，孔洞，槽沟和管线设计图纸上应标注做法和精准定位，电气构部件之间也应该明确连接做法。
3)电气设备防火，防水，隔音和保温措施需注明。
4)当使用预制构件中的钢筋作为防雷引下线的时候，引下线钢筋和连接件规格以及详细做法应该明确，并且还可以出具大样图。
5 结论与展望
在国家不断对预制建筑的大力政策利好的支持下，预制建筑得到了多方关注。节水，节电，节地，节能，节省劳动力，绿色环保，污染少，工期短等优势，得到了快速发展。在这一过程中，我们应该整体把控，不能忽视电气专业面临的问题。细节考虑将使预制建筑达到新的高度。
本文仅是作者对电气设计过程中的一些粗略理解，希望能够与大家进行更多的技术交流和经验分享。
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论文作者:王静
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/24
标签：建筑论文; 管线论文; 电气设计论文; 构件论文; 预制构件论文; 电气论文; 部件论文; 《基层建设》2019年第10期论文;