装配式建筑电气设计优化措施分析

中国机械设备工程股份有限公司 王宇曦

1 装配式建筑的意义

1.1 满足节能减排要求

根据相关资料，当PC 构件系数达到90%时，施工上的模板使用量将会大幅度减少85%，施工脚手架的使用量也将会减少50%，而钢筋和水泥的使用量则会依次减少2%和7%，此外，能源也会有显著的降低（电能节约10%，节水40%）。装配式建筑设计在节约和减排工作方面显著优于传统建筑方法，具有显著的优越性[1]。

1.2 提升施工、设计水平

采用标准化设计和工业化生产方式，预制组装型房屋能够保证材料和材料的质量平衡，使结构尺寸准确度达到最高水平，并保证后期装修和工程设计材料的品质。由于社会的集约化，农村建设正在实行大规模发展，农业生产代替人工方式，社会性和大规模生产方式已成当务之急。由于装配型房屋的发展，机械代替人工方式实行场地维修，不仅能够解决常规建筑施工的问题，还能进一步提高房屋的品质和可靠性。标准化、模块化的机电产品实现了“整体的设计、车间的建造、装配式施工、信息化管理、智能运行”，并且通过将BIM 使用于图纸的深化设计，结合不同学科的技术和过程，对设施和线路实行科学分割，从而更好地满足建筑施工的需求，大大提高建筑施工效能，大大降低造价，进一步提高建筑工程品质，实现工程的安全可靠性。通过在工厂预制模块化机械配件，并将其运送至工地现场完成装配化建造，能够大大降低建筑施工经营风险，大大提高装备效益，节俭工人和建筑材料生产成本，进一步提高设备安装准确度，减少建造时间，进一步提高装备品质。与常规的现场上进行施工、焊接和安置相比，这种方式更加安全、高效[2]。

1.3 便于维修更换

装配式建筑的机械设备与管道分开，管道分层，使得维护更换更加便捷，同时也不会影响主体安全。全部功能空间的固定面装饰和设备设施都已经装配完毕，从而到达建筑使用功能和性能的最佳状态。通过采用综合管线集成技术，能够有效地运用内部空间，将房屋支撑体系的结构体与填充体系的各系统管线全部分开，从而大大提高了日后维修更换的效率和便利性。

2 装配式住宅建筑电气设计要求

随着我国城市建设的可持续性发展，使得我国在建筑领域方面的能源利用率逐渐成为重点关注的对象，其也能在一定程度上缓解城市与环境之间的矛盾关系，装配式建筑工程中的电气设计需要结合工程运营功能、电力需求，总结既有的电力传输与使用原则，对装配式的电气网络进行不断的优化升级，以此来满足现阶段装配式建筑内部对电气的多元化需求。施工单位针对具体的施工情况制定合适的解决措施，以此来确保装配式建筑电气设备能够实现高效地运行。装配式建筑设计前，设计师需要结合现阶段民用电气设备存在的危害来不断调整设计方案，以防止危险因素在电气设备运行过程中的出现。根据以往的电气设计经验来更新与引进国外更先进的电气设备，以从根本上解决能源的利用率。现阶段装配式建筑工程在不断扩大，如果在电气设计过程中不考虑节能，电力资源的浪费将更加严重。预制建筑工程设计可分为方案设计、初步设计和施工图设计。为了使电气设计方案能够具备可行性与经济性，需要对设计进行方案演示，制定施工设备的装配标准，明确设备的安装位置，完善电气安装方案。制造商需要按照图纸的要求进行设计。与普通建筑工程设计方案相比，预制住宅建筑工程的电气设计需要关注PC 部件的预埋箱和管道，以避免在后续电力设备安装过程中损坏部件的内部结构。

3 装配式住宅建筑电气设计要点分析

3.1 项目简介

本项目主要是以陕西省南部的某个住宅小区为研究对象，该小区是一个装配式混凝土住宅建设试点工程，小区总共有200户，每户的住宅面积为232m2，该住宅小区的支撑结构主要是采用钢筋混凝土为主，楼板的承板是采用钢筋桁架，墙体主要是采用现浇钢筋混凝土，以确保建筑物的安全性和稳定性。建筑物的装配率将超过85%，并且还会拥有更专业的建筑设计、生产与施工队伍。

3.2 装配式住宅建筑电气设计基本流程

在装配式住宅建筑电气设计过程中，电气设计人员必须坚持完整性的原则，以确保设计质量。与传统住宅不同，装配式住宅建筑电气设计需要进行深度分析和拆分，以确保设计质量。深度分析包括对各个配电箱、灯、开关、插座和洞口进行精确定位，并进行尺寸标注，以确保设计质量。装配式住宅建筑电气设计的一大挑战是电气拆分设计，这需要设计、生产和施工三者之间的协调配合。

3.3 装配式住宅建筑电气深化设计方法

装配式住宅建筑电气深化设计示例如图1所示。可以看出，在对住宅建筑之内的卫生间的灯具进行设计与定位时，必须考虑到给排水设备和水管是否会与电气设备发生碰撞，因此，应根据专业知识和设计经验，精确确定灯具的尺寸。在安排起居室空调的出口位置时，应该特别注意避免与室外雨水管发生碰撞，以确保安全性。

3.4 预制构件电气设备拆分设计方法

3.4.1 叠合楼板

预制楼板在生产车间进行加工，根据电气拆分图预留线盒、线管和洞口，加工之后的预制楼板；接着，将预制楼板运送至施工现场，将线管穿钢筋铺设在预制楼板上方，并进行连接；最后，将叠合楼板进行现场浇筑，并将其抹平。

3.4.2 复合墙板

在复合墙板电气拆分设计中，为了确保电气设备的准确性和可靠性，必须准确位置强电控制器、电源插座连接盒、弱电连接盒、敷设线路和洞口的位置，这必须在施工平面图、深化平面图、电气设备表、控制系统图等基础上进行综合考虑，以确保电气设备的安装位置准确无误。依据图纸和深化图，确认配电箱与墙壁之间的水平距离，并使用设备表精确测量，以确保安装时的准确性。此外，还必须依据系统图和平面布置图，精密选定线路的走向，并精确控制每根进出线管之间的距离，以确保安装质量。

在制定电气拆分图时，应特别注意每个开关、线盒和管线在墙板上的位置，并且要按照结构专家提供的箭头指示，准确地将正面、背面以及穿墙布置的线盒和管线分开，以确保拆分图的准确性和可靠性。

在绘制完毕后，应当仔细检查所有开关电源、线盒、管道有无与预制复合墙板的肋梁和肋柱发生撞击，尽可能将其设置在复合墙板中粉煤灰加气硅酸盐砌块区域，以确保安全可靠，如果有需要，可以对原来电气设置水平图中的开关电源、线盒、管道作出一定的修改，以确保安全可靠。如图2所示，图2展示了一种新的机械拆分设计方案，用于制造复合型模板。

图2 装配式复合墙板电气拆分设计

4 装配式建筑智能化技术应用

4.1 设计方案优化

利用BIM 方法，各学科专业能够进行协作开发，即时发布网络消息，并且能够自动检测各学科专业相互之间的相互撞击状况，从而有效地避免人工绘制图样时出现的碰撞问题，使装配型建筑电气、智能工程产品设计中的安装控制器、线盒、管道、洞口等工程更为准确、合理，从而提高工程质量和效率。“测试→优化→再测试”的原理提供了一个完善的方案，以确保装配式生产和实施的顺利。此外，三维视图方法能够更为精确地展示设计模型，从而大大提升了产品设计的准确性和效率。

4.2 生产精度优化

由于使用BIM 三维模拟技术，可以清晰地检测出控制器、线盒、管线、孔洞与建筑框架或任何专用机械设备之间的碰撞情况，从而有效地预防现浇构件与现浇连接节点之间的碰撞。此外，采用建筑信息模型的可视化技术，可以更加准确地模拟现场装配，从而更好地满足施工要求[3]。

4.3 施工进度优化

使用BIM 三维模拟技术，可以清晰地看出开关、线盒、管线、洞口与结构钢筋或其他专业设备之间是否存在冲突。在完成现浇预制模型和现浇节点深化后，可以利用建筑信息模型的可视化技术提前模拟现场装配，从而避免预制构件与现浇连接节点之间发生碰撞。通过综合分析各种碰撞结果，可以自动选择最佳的安装和施工方案。

4.4 运营维护控制优化

通过使用建筑信息模型，可以将项目中各个参与方和阶段的数据整合到一个数据库中，并且后期运营维护人员可以访问这个数据库，以便了解建筑物的实际运行情况。通过这个数据库，可以实时监控运行状态，并且可以完成对各种专业设备的有效维护，从而达到可视化和智能，建立一个完善的装配式建筑全生命周期管理系统，以提升建筑物的使用效率和安全性。

5 结语

随着装配式住宅建设的迅猛发展，电气设计技术更应该不断创新与发展。因此，“施工图、深化图、拆分图”三步走的建筑设计技术应运而生，将把常规的施工电气设计技术和装配式施工与住宅设计技术相结合，结合了施工、设计、机械等多种的技术工艺，从而尽可能地降低了生产过程的技术生产成本，并提升了施工过程的装配与施工质量。在未来，装配式住宅设计将充分运用信息化技术与智慧科技，实现智能化建造，从而大大提升建筑物的智能化水平。