装配式建筑中电气相关问题探讨

陈 宇, 龚 莹, 王 腾

[香港华艺设计顾问(深圳)有限公司, 广东 深圳 518031]



装配式建筑中电气相关问题探讨

陈 宇, 龚 莹, 王 腾

[香港华艺设计顾问(深圳)有限公司, 广东 深圳 518031]

介绍了预制装配式建筑的发展现状,分析了预制装配式建筑中电气预埋管线以及防雷设计存在的问题,并结合电气设计相关国家规范要求,对相关问题提出了解决措施。提出预制装配式建筑的预制件都是在工厂加工完成的,在电气设计过程中设备和管线的布置需准确定位,对建筑电气设计人员提出了更高的要求。

预制装配式建筑; 管线设计; 防雷设计; 等电位联结

0 引 言

预制装配式(Prefabricated Contrete Structure,PC)建筑是指以预制构件为主要构件,经装配、连接而成的混凝土结构,从设计到施工由一整套工业化生产技术构成,采用模块化的生产方式来装配建筑。建筑的部分或全部构件被分割成若干单元,在工厂内预制完成,然后运输到施工现场,将构件通过可靠的连接方式搭建。装配式建筑由于建造速度快,成本较低,同时节约能源,已在发达国家得到广泛推广[1-2]。

随着我国资源环境约束不断加剧,节能环保要求日益提高,人口红利消失而引发劳动力成本不断上涨等困扰建筑发展的问题日益突出,亟待通过推进建筑建造工业化来转变其建设模式,引导绿色低碳消费,提升资源利用效率,提高产业生产效率和整体科技水平,推进我国建筑发展方式的转型升级。

1 预制装配式建筑的发展

1.1 国外发展现状

美国装配式建筑发展路径与其他国家有些不同,其建设以低层木结构和轻钢结构装配式居多,并表现出多样化、个性化的特点。在装配式建筑发展过程中,市场机制发挥主导地位,同时美国政府出台了一系列鼓励装配式建筑发展的政策。1976 年出台的国家工业化建筑建造及安全标准,对建筑物的设计、施工、验收等各方面进行了规定。目前,装配式建筑已经达到了较高的水平,住户可通过产品目录来选择建筑所需部品。

瑞典采用的是大型混凝土预制板的结构体系,装配式建筑部品部件的标准化已逐步纳入瑞典的工业化标准。为推动装配式建筑产品建设工业化通用体系和专用体系发展,政府鼓励凡按照国家标准协会的建筑标准制造的结构部品来建造的建筑产品,都可以获得政府的资金支持。瑞典装配式建筑实现了部品的尺寸、连接等标准化、系列化,使构件之间可以替换。目前,瑞典装配式建筑的市场份额已达到 80%。

新加坡预制装配式结构体系应用非常广泛,20世纪90年代末已进入全预制阶段,建筑物的剪力墙、楼板、梁、柱、卫生间、楼梯等都实现了装配化。在政府政策支持下,新加坡建屋发展局每年投入大量经费对关键节点技术进行研究、开发,技术成熟并形成标准化后,大量装配式建筑开工建设,使新加坡建筑工业化水平得到迅速提高。

1.2 国内发展现状

我国香港地区装配式建筑应用比较普遍,高层住宅多采用叠合楼板、预制楼梯和预制外墙等方式建造,厂房类建筑一般采用装配式框架结构或钢结构建造。装配式结构的节点连接构造和抗震、隔震技术的研究和应用都很成熟,装配框架梁柱、预制外墙挂板等构件应用较广泛,预制建筑专业化施工管理水平较高,装配式建筑质量好、工期短的优势得到了充分体现。

20世纪50年代中期,我国开始在北京等地开始试验工业化施工,从前苏联引入大型砌块和大板体系,在1976年唐山大地震后全面停止了该项技术。进入21世纪,我国开始重视住宅的功能和质量,重新提出建筑工业化的口号,在上海、深圳、沈阳地区大力发展装配式建筑。2014年建设部批准JGJ 1—2014《装配式混凝土结构技术规程》,正式提出了装配整体式混凝土结构的概念,从而使我国住宅建设步入新的发展阶段。

2 预制装配式建筑电气相关问题

2.1 管线设计

在装配整体式剪力墙结构体系下,电气预埋管线敷设与传统方式有许多不同之处。在楼板中敷设的管线交叉比较多,而墙体敷设则很少出现交叉问题。在预制装配式建筑中,叠合楼板多为半预制半现浇构件,如在预制构件中预埋电气管线,则在工厂加工预制、现场施工时再进行预制板内管线的连接,节约了现场敷设管线的周期,但由于对管线的位置精度要求很高,很难根据现场情况进行调整,灵活性较差。叠合楼板剖面示意如图1所示。

图1 叠合楼板剖面示意

在现浇层中预埋电气管线,虽然可以缩短工厂预制板的生产周期,但经常存在现浇层厚度不够以及管线在交叉处理等问题。对于叠合板上出现两层电气管线交叉的情况,通过增加保护层厚度可解决此问题,同时现场进行管线的优化,尽量减少多重管线交叉。通过比较预制板和现浇板两种方式的管线敷设利弊,后者施工的灵活性和可操作性更强。

2.2 防雷设计

2.2.1 防雷引下线

根据GB 50057—2010《建筑物防雷设计规范》第5.3.8条规定:钢结构或钢筋混凝土可以作为自然引下线。因此,装配式建筑可以利用预制柱作为引下线,针对装配式建筑由各模块拼装的特点,相邻层的预制柱被楼板断开,没有进行有效的连接,需要将相邻层的预制柱利用钢筋进行焊接或对接,满足作为引下线的要求,如引下线间距不满足规范要求的间距,则需将所有预制柱作为引下线。除了利用预制柱内钢筋作为引下线,以下部位的钢筋也可用作防雷引下线。预制墙竖向分布钢筋连接剖面如图 2所示。上、下层预制墙体之间利用预制墙体内的钢筋实现固定连接的要求,即采用灌浆套筒技术进行连接的部位,按照图集G310-1～2《装配式混凝土结构连接节点构造》要求,建筑预制外墙之间需要后浇带进行连接,后浇带内设置不少于 4 根竖向钢筋,钢筋直径不应小于墙体竖向分布钢筋直径,且不应小于8 mm[3-4]。

由此可知,装配式住宅可以利用预制墙体内竖向连接钢筋作为防雷引下线,只需灌浆套筒内的上下层钢筋进行有效焊接。如同层预制板之间采用后浇带方式进行连接,则优先利用后浇带内竖向钢筋作为防雷引下线。预制墙间连接剖面如图3所示。

图2 预制墙竖向分布钢筋连接剖面(mm)

图3 预制墙间连接剖面示意

对于无法利用建筑物钢筋作为引下线的情形,GB 50057—2010第4.3.3条、第4.4.3条规定:装配式建筑也可以设置专设引下线,引下线不应少于2根,引下线间距满足规范要求;第5.3.4条规定:专设引下线暗敷时,其圆钢直径不应小于10 mm,扁钢截面不应小于80 mm2,当建筑外观要求不高时,也可将专设引下线沿外墙明敷,但考虑到近地面部分容易受外界破坏及雷雨天容易发生人员触碰危险,因此建议尽量考虑暗敷引下线方式。

2.2.2 等电位联结

GB 50057—2010第6.3.1条～第6.3.4条规定:对于装配式建筑物的外墙金属管道、门窗、卫生间等部位需要进行等电位联结,但装配式建筑物墙体在工厂预制,因此预留接地板也需要在工厂安装完成,具体施工做法可按照15D502《等电位联结安装》。对于卫生间的局部等电位联结,由于等电位箱和预制墙是在工厂安装完成,要避免与水专业卫具位置冲突,同时考虑后期接线方便,以免后期重新调整,对预制墙体造成破坏。

3 结 语

随着国家对建筑产业化的大力支持和推进,预制装配式建筑必将有广阔的市场。目前预制装配式建筑中电气相关做法还不太完善,同时由于预制装配式建筑的预制件都是在工厂加工完成的,在设计过程中设备和管线的布置需要准确定位,这对电气设计人员提出了更高的要求。

[1] 陈扬,张蕊,古小英.上海市装配式住宅发展策略建议[J].住宅科技,2002,28(3):66-68.

[2] 王纪松,李瑞,王晓龙.预制装配式建筑中电气设计与配套技术[J].建材世界,2014,35(6):82-85.

[3] 王腾.装配式混凝土结构住宅防雷接地设计[J].建筑电气,2015(10):58-61.

[4] 齐宝库,张阳.装配式建筑发展瓶颈与对策研究[J].沈阳建筑大学学报,2015,17(2):156-159.

Discussion on Electrical Relevant Issues in Prefabricated Concrete Structure Building

CHEN Yu, GONG Ying, WANG Teng

[Hong Kong Huayi Designing Consultants(Shenzhen) Co., Ltd., Shenzhen 518031, China]

This paper introduced the development situation of prefabricated concrete structure building,and analyzed the problems of electrical buried pipeline and lightning protection design in prefabricated concrete structure building.Combining with the relevant specification to electrical design,the above related measures were put forward.It is pointed out that the prefabricated parts of prefabricated concrete structure building are processed in a factory,so the arrangements of devices and pipelines need the accurate positioning in the process of electrical design,which have the higher requirements for electrical designers.

prefabricated concrete structure building; pipeline design; lightning protection design; equipotential bonding

陈 宇(1984—),男,工程师,从事建筑电气及智能化方面的工作。

龚 莹(1963—),女,高级工程师,从事建筑电气方面的工作。

王 腾(1979—),男,工程师,从事建筑电气方面的工作。

TU 855

B

1674-8417(2016)08-0001-03

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.08.001

2016-03-28