160街坊项目的电气改造探讨

夏 乐 意

(华东建筑设计研究总院, 上海 200120)

0 引 言

在上海中心城十二个历史文化风貌区中,外滩是发展较早、优秀历史建筑最为集中、具有国际知名度的风貌区。160街坊属于历史文化风貌区核心保护范围,街坊内老市府大楼为上海市文物保护建筑。该项目以老市府大楼为街区基础,扩建环形建筑,扩建建筑与老市府大楼两端贴建形成围合形态,形成一个围合基地的“矩形环”。电气设计需要根据建筑物特殊的形态及建筑物历史保护特点进行针对性的系统改造。160街区鸟瞰图如图1所示。

图1 160街区鸟瞰图

1 改造项目中的电气供电系统设计难点

160街区改建后效果图如图2所示。

图2 160街区改建后效果图

在本次设计中,建筑物在老市府大楼周边4 m范围整体开发地下空间,主要机房都设置在地下室,为老市府大楼供电的变电所位于-1F。在常规项目中,位于地下室的变电所通过垂直竖向管井直接对地上部分建筑供电。而160街坊项目的地下室位于内庭院下方,范围小于地上部分建筑,老市府大楼正下方无地下室区域,变电所不能通过垂直竖向管井对老市府大楼直接供电。此外,受室外覆土厚度限制,并且老市府大楼的外立面属于重点保护对象,不能随意开洞,供电线路不能从室外埋地进入老市府大楼。东北转角门厅为重点保护区域,顶部石膏天花精美,对其进行修缮保护后不另外增加吊顶,机电管线不能横向穿越此空间。

电气供电系统的解决方案为:充分利用建筑改扩建提供的条件,为提升老市府大楼的办公使用条件,大楼设置了2个电梯通道与-2F停车库及-1F商业空间连通。根据供电半径及重点保护区域的隔断,把老市府大楼分为西北区、北区和东北区3部分。供配电系统利用新增的电梯通道设置竖向管井,从地下室变电所通过此通道为老市府大楼的北区和东北区供电。

老市府大楼供配电路由如图3所示。

图3 老市府大楼供配电路由示意图

供配电桥架路由1、路由2剖面图分别如图4、图5所示。

图4 供配电桥架路由1剖面图

图5 供配电桥架路由2剖面图

另外,老市府大楼的西北区与环形扩建建筑贴建,供配电线路通过竖向管井进入环形扩建建

筑1F,再水平敷设至老市府大楼(见图3)。在机电管线敷设时,需要注意两栋建筑虽然贴建,但仍有缝隙,电缆桥架和管线穿越缝隙时需要采取补偿装置。管线穿越缝隙时,两端设置线盒,中间用金属软管连接,并做跨接处理;桥架穿越缝隙时,中间用带槽活动桥架连接,一端用螺栓紧密固定,另一端用螺栓连接桥架和槽口,便于伸缩,并对两侧桥架进行跨接,桥架内的电缆留有一定余量,避免两栋建筑沉降不均匀时拉断电缆。

2 改造项目中的防雷系统设计难点

现存建筑的防雷系统设计一般需在屋面四周女儿墙上敷设不锈钢圆钢作为防雷接闪器,外墙明敷不锈钢扁钢作为防雷引下线。但是160街坊属于上海市为文物保护单位,其建筑沿街外立面,包括沿街花岗岩墙体、特色细节装饰等都为重点保护对象。常规的防雷措施都会影响老市府大楼的外观原有风貌,破坏沿街外立面的重点保护对象。

防雷系统的解决方案为:为确保安全可靠、技术先进、经济合理的防雷设计原则,该项目邀请了专业检测单位对该项目进行雷击风险评估,确定雷电对其可能造成的损失和危害程度,为后续防雷设计提供科学的决策和指导依据。雷击风险评估后,得到雷电防护建议是:各建筑物的防雷击风险低于风险容许值,均可以不设置防雷措施。但考虑到雷击建筑物造成的物理损害风险,风险分量在总的风险中占比略大,为尽量减少雷击建筑物造成的物理损害风险,最大限度保护文物建筑的原有风貌,并考虑其建筑风貌与文物建筑的协调性,在外部的防雷装置充分利用建筑物屋面楼板钢筋、屋面金属格栅、钢筋混凝土柱、桩基等金属构件组成,突出屋面的金属物体与防雷装置连接。综合考虑美观及安全,避免在老市府大楼建筑物正面设置引下线,在老市府大楼内庭院侧利用柱内、墙内钢筋作防雷引下线。并且增加与老市府大楼贴建的环形扩建建筑的引下线及内庭院引下线数量,把老市府大楼和扩建环形建筑作为一个整体计算引下线数量,根据QX 189—2013《文物建筑防雷技术规范》的要求,使引下线平均间距不大于25 m。

3 重点保护区域的照明设计难点

老市府大楼内1F入口进厅、1F进厅、陈毅办公室、会议厅、东北转角过道、2F东北转角房间为重点保护区域,这些区域的大理石地坪、马赛克地坪、精美石膏天花等其他室内特色装饰也是重点保护对象,并且这些区域的很多灯具本身具有很高的保护价值。这类灯具在修缮后被保留,但光源和配电的管线需要更换。若在天花及侧墙敷设管线,明敷管线严重影响美观,暗敷管线则需要在梁及天花墙角部位的石膏线上开槽。这些石膏线精致优美,但是质地疏松,不能开凿布线。

照明设计解决方案:原陈毅办公室、会议厅将作为陈列厅使用,为了避免对展品造成伤害,房间的光源采用紫外线少的LED光源,配电线路采用铜芯无卤低烟阻燃型电线穿壁厚不小于2.0 mm的热镀锌金属导管暗埋敷设。针对灯具、插座管线的敷设,对重点保护区域的原有管线进线全面摸排,在实际施工中主要采用如下3种做法:

(1) 保护区域的上层地面不是大理石地面,不属于重点保护对象,可在上层地板开槽敷设管线后再穿过楼板为灯具配电。

(2) 保护区域的下层顶板不是保护区域,则在下层顶板开槽敷设管线后再穿过楼板为插座配电。管线上下穿越楼板时,采用壁厚2.0 mm的金属导管,以减小开洞尺寸,避开结构梁的位置,以不破坏钢筋为原则,分散敷设,尽量减少对结构的影响。

(3) 若顶板无法敷设管线,则利用原有灯具的穿管路由重新更换管线。此种方式施工最为困难,需要抽出原先老旧的管线,疏通路由,再重新敷设管线。

上述方式基本能解决保护区域的走线问题。并且,为了增加对重点保护区域照明及插座线路的保护,在配电箱内为照明回路设置故障电弧探测器,插座回路设置限流保护探测器,报警信号均上传至电气火灾监控系统。

4 消防系统设计难点

在消防系统方面,原市府大楼除重点保护区域外,均按照现行的规范进行设计。但对于重点保护区域,消防设备如果完全按照现行规范要求布置,将对文物保护工作产生非常大的冲击,造成不可逆的破坏性影响。基于此,在方案评审会上,上海市文物局、上海市规划和自然资源局等部门及专家表示:“工部局大楼(即老市府大楼)是保护建筑,在历史上,该建筑的消防是达标的,如今消防标准提高了,为了保护历史建筑,可以在确保安全的前提下,适当降低消防标准或要求。”并联合出具意见:“原工部局大楼旧址总体上应以修缮为主,解决耐久性和安全隐患。在保护前提下,对消防、抗震、节能等方面按照文物保护单位的特殊规定执行”。

消防设计解决方案:邀请消防顾问、审图公司等专家进行了专题讨论,并对重点保护区域进行现场勘察及评估,最终采取下列措施:

(1) 重点保护区域探测器采用无线独立式火灾报警探测器,通过通信模块接入总系统的联动控制,既能保证重点保护区域的火灾探测,又不会因为管线敷设破坏石膏天花。

(2) 重点保护区域中,两个电梯厅通过上层地板开槽敷设管线后再穿过楼板,为此部分应急照明灯具及疏散指示灯具配电。

(3) 东北转角门厅处,在重点保护区域与非保护区域的交接处设置壁挂式应急照明灯具和出口指示灯,电源线通过非保护区域穿墙引至灯具。东北转角门厅消防设备布置如图6所示。

图6 东北转角门厅消防设备布置

此外,制定了针对性更强的保护措施,并从提高建筑消防安全能级的角度落实有关措施,提升历史保护建筑的防御火灾能力。

(1) 提高消防安全管理水平,重点保护区域中,原陈毅市长办公室、老市府大楼会议室未来的主要功能是陈列展示。对其配备专门的营运管理团队,开放时段保证通向室外的门处于敞开状态;固定展示空间的开放时段,夜间关闭,提升使用安全;运营时采用预约制度,同一时间可参观人数控制在建筑安全疏散允许的核定人数范围内;根据专业策展公司设计,固定参观路线,并且控制单一批次人流的浏览时间。采用以上管控措施,控制该空间人员数量,管控该空间的高峰期人流。

(2) 设置消防配套设备,重点保护区域内放置消防应急物资箱,应急物品包括呼吸阀、手持指示棒、手持式灭火设备、手电筒等;在条件允许的情况下,设置微型消防站,根据要求配备必要的人员与装备,结合消防控制室的相关设置进行统筹。

5 结 语

历史保护建筑的电气改造既要保护原有建筑,又要实现建筑改造后的功能需求,设计文件满足国家规范和条文的要求,两者会有一些冲突,这也是历史保护建筑设计的特点和难点。在设计过程中,和文物局、气象局、消防局等有关部门的沟通是历史保护建筑设计的一个重要环节,整个设计过程首先要及时发现问题,进行总结和研究,并开展一定的专项讨论,然后提出解决方案,供有关部门进行审核,使电气改造设计既达到历史保护建筑功能的升级,又实现保护历史文物价值的目的。