裝配式住宅建筑電氣設(shè)計方法及發(fā)展

房文豪

（浙江鴻盛工程設(shè)計有限公司）

0 引言

裝配式建筑是將預制構(gòu)件、構(gòu)件在工地組裝起來的建筑，采用工廠預制生產(chǎn)、現(xiàn)場裝配施工的方式，以標準化設(shè)計、構(gòu)件生產(chǎn)、裝配施工、一體化裝修、信息化管理為特征，集成設(shè)計、工業(yè)化生產(chǎn)、現(xiàn)場裝配化施工各個業(yè)務(wù)領(lǐng)域的特點，可以實現(xiàn)建筑的節(jié)能、環(huán)保、全生命周期價值的最大化。裝配式建筑是一個完整的工程項目，它是一個完整的工程項目，它能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)、外圍護、設(shè)備和管線、內(nèi)裝四個系統(tǒng)，以及規(guī)劃、設(shè)計、生產(chǎn)和施工的有機結(jié)合。裝配式建筑強調(diào)的是少規(guī)格、多組合的設(shè)計規(guī)范；高品質(zhì)，環(huán)境友好的工廠生產(chǎn)；降低建筑裝配性，降低濕法操作；在BIM協(xié)同與條形碼的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了企業(yè)的信息化管理；安全便捷的技術(shù)智能化。近幾年，隨著我國社會的迅速發(fā)展，電力設(shè)備的更新和各種技術(shù)標準也在逐步完善。因此，在進行裝配式建筑時，應從電氣設(shè)計入手，以達到合理、科學的目的，以改善結(jié)構(gòu)的安全性。

1 裝配式建筑概況

在傳統(tǒng)的建筑中，總體的設(shè)計流程是確定總體方案；裝飾設(shè)計、后期的精裝、深化、調(diào)整原方案。裝配式建筑的設(shè)計步驟主要是對工程設(shè)備進行科學的論證，以利于設(shè)備的合理配置；根據(jù)精裝設(shè)計的要求，做好內(nèi)部的精裝布置；各方確定設(shè)計結(jié)果，并進一步深化，使方案得到最優(yōu)；零件工廠按深化圖進行加工。在電器總成設(shè)計中，電源線和預型件的連接應該在方案確定階段進行；在設(shè)計階段，根據(jù)精裝設(shè)計的要求進行規(guī)范的設(shè)計，規(guī)范的安裝；在進行深挖時，必須在預埋管箱內(nèi)預留孔道，并按用戶要求預留導線槽等。最后，經(jīng)過室內(nèi)設(shè)計、電氣設(shè)計、PC設(shè)計及制造企業(yè)等各方的確認，由各個廠家進行生產(chǎn)與加工。裝配式建筑由結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、外部維護系統(tǒng)、設(shè)備和管線系統(tǒng)以及內(nèi)部系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)和預制件組成。裝配式建筑可劃分為三種類型：混凝土裝配式、木結(jié)構(gòu)裝配式、裝配式鋼結(jié)構(gòu)。本文以預制柱、預制梁、樓梯、復合墻板、預制疊合樓板為研究對象。與電力有關(guān)的預制件，以墻體和地板為主。目前，預制件主要是半預型、現(xiàn)場澆筑，其具體做法是：在設(shè)計后進入廠房，按照拆分圖制作預制件，預留線槽、線盒和孔洞，現(xiàn)場裝配、線管連接，然后現(xiàn)場澆筑。在工程施工中，不得對構(gòu)件進行重加工，如開槽、鑿洞、變形等，均會影響工程的質(zhì)量。在裝配式建筑的設(shè)計中，為了避免構(gòu)件的損壞，必須繪制施工圖、深化圖、拆分圖，確保工程的順利進行。

2 裝配式住宅建筑電氣設(shè)計基本流程

深化工程是指根據(jù)施工圖紙，結(jié)合各種專業(yè)設(shè)計問題，結(jié)合強弱配電箱、燈具、開關(guān)、插座、孔洞的定位精度，同時進行比例尺校準。結(jié)構(gòu)的電氣拆卸是預制住宅電氣設(shè)計的主要特點和難點之一。這一步驟要求設(shè)計、制造和施工之間密切互動。在設(shè)計過程中，專業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計師分解建筑物和墻壁的結(jié)構(gòu)，電氣工程師分解電氣分解電路的結(jié)構(gòu)。其主要任務(wù)是提供每個預制構(gòu)件的電氣編號，準確定位預留接線盒，具體定位暗管，預留強／弱電源孔，并確定接地的大致路徑方向、型號和位置［1］。

3 我國建筑電氣設(shè)計的現(xiàn)狀

3.1 設(shè)計觀念老舊

有些設(shè)計師在進行建筑電氣設(shè)計時，沒有對設(shè)計思想進行科學、客觀的界定，未能充分發(fā)揮其正面指導作用。員工應加強與電力設(shè)計工業(yè)發(fā)展相結(jié)合的先進設(shè)計思想，積極改善落后的思想。目前，我國建筑工業(yè)在發(fā)展的過程中，許多設(shè)計者的設(shè)計理念落后，嚴重制約了建筑電氣工程的發(fā)展，影響了新技術(shù)、新材料的推廣，從而對電力系統(tǒng)的升級改造造成不利的影響。在今后的發(fā)展中，節(jié)能理念是建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要組成部分，也是建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

3.2 設(shè)計方式單一

隨著我國人民總體素質(zhì)的提高，對電力系統(tǒng)的要求也越來越高，傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)設(shè)計方法已不能適應電力系統(tǒng)的發(fā)展。要適應國家的發(fā)展，就必須采用多種形式的設(shè)計方法，以改善電力系統(tǒng)的設(shè)計水平，增強電力系統(tǒng)的可操作性。在建筑物的電氣設(shè)計中，應注重豐富多樣的設(shè)計方法。

4 裝配式住宅建筑電氣設(shè)計方法

4.1 設(shè)計方案優(yōu)化

BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)不同專業(yè)的平行設(shè)計，實時更新和交互的系統(tǒng)信息，并能夠?qū)Σ煌瑢I(yè)的沖突進行自動檢測，取代手工繪圖時的沖突，使得安裝式建筑電氣智能化設(shè)計中的預留開關(guān)、線盒、管道、洞口等設(shè)計更加精確、合理。根據(jù)“檢驗、優(yōu)化、再檢驗”的原則，對產(chǎn)品的設(shè)計進行改進，確保產(chǎn)品的裝配和施工。同時，3D視圖可以方便地進行建模，提高設(shè)計的準確性和工作效率。

4.2 施工進度優(yōu)化

利用BIM進行三維仿真，可以清楚地看到預留開關(guān)、線盒、管線、洞口與結(jié)構(gòu)鋼筋、其他專用設(shè)備之間的矛盾。在現(xiàn)澆混凝土和現(xiàn)澆節(jié)點的基礎(chǔ)上，采用BIM可視化技術(shù)對現(xiàn)場進行預組裝，防止了預制件和現(xiàn)澆接頭部位的碰撞。并能根據(jù)不同的碰撞情況，自動選擇最佳的安裝和施工方案。

4.3 做好建筑暖通空調(diào)安裝工作

暖通空調(diào)是現(xiàn)代建筑不可或缺的電器，在安裝暖通空調(diào)時，應先加強通風管道。通常情況下，管道的最大邊長尺寸為630～1000mm，在生產(chǎn)過程中必須對其進行壓筋加固，以保證其整體結(jié)構(gòu)，防止其發(fā)生變形。當管道的大邊直徑大于1000mm時，必須用角鋼和角鋼將其緊固，以保證其穩(wěn)定。其次，要保證管道的穩(wěn)定，按照設(shè)計圖紙進行半成品的編號，把半成品運到工地，按照編號進行順序裝配，這樣就可以完成整體的通風管道結(jié)構(gòu)，保證整體的密封和夾角的緊固性。在風管的法蘭之間，要用TFD法蘭來實現(xiàn)連接，在實際使用中，要用錘子進行敲打，并在必要的時候用螺栓進行加固。在安裝支架時，要對長邊的尺寸進行適當?shù)恼{(diào)整，若管道太長，則應將其設(shè)置為一列，首先進行兩端的固定，然后采用拉絲方法確定其高度。若長面的大小不超過400mm，則應把間隔控制在400mm之內(nèi)；若長邊超過400mm，則應控制其距離為300mm。在豎向安裝時，間隔應小于400mm。減少暖通空調(diào)噪聲，應從源頭上消除，在風機盤管機組加裝消聲裝置，選擇最優(yōu)的機組安裝方案。初步完成后，要進行調(diào)試，若噪聲超過標準，則要進行調(diào)整。另外，還需要對機組的葉輪、電機轉(zhuǎn)速進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)，減少葉輪的重量，保證線圈的精度，從而減少噪聲。

4.4 公共區(qū)域電氣設(shè)計

為改善電力系統(tǒng)主干線安裝、敷設(shè)、維護等工作的效能，必須在公用區(qū)域內(nèi)的電力和電力豎井內(nèi)架設(shè)主干線。因為電力和電力井之間的管道很多，所以每個家庭都要通過四條管道，分別是通訊、網(wǎng)絡(luò)、有線電視、樓宇門可視化等。所以，在設(shè)置公用部分的電力管道必須遵循基本的設(shè)計原則，因為電力系統(tǒng)中的電力管道數(shù)量太多，所以在安裝電力系統(tǒng)時，必須遵循電力系統(tǒng)的基本原理。首先，在電氣設(shè)計的時候，要與施工單位合作，對電力設(shè)施進行優(yōu)化，確保電力設(shè)備的安裝位置盡可能地接近房子的中心；強電和弱電的豎井，都是圍繞著核心管，也是最中心的。其次，電氣設(shè)計除了要與施工單位合作外，還要與施工單位進行溝通，并參照工程中的工程機電管道與結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的關(guān)系，對不滿足設(shè)備機房、管井要求的內(nèi)墻、其他形式的預制構(gòu)件進行適當?shù)牟眉簟Ｗ詈?，在強、弱電豎井覆蓋戶多的情況下，以強、弱電井為宜采用引線槽型的方式為各戶入線。公共部分管道的布置，要與建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)配合，通過專業(yè)規(guī)劃和計算，最終決定。

4.5 樓梯間內(nèi)電氣設(shè)計

預制樓梯是裝配式住宅中常用的一種結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)形式和應用部位的差異，可分為無平臺和平臺兩種。一般情況下，樓梯間的電氣設(shè)計都是從剪力墻的頂部垂直穿過，如果靠近樓梯的平臺是工地的混凝土結(jié)構(gòu)，則可以在結(jié)構(gòu)施工的時候進行位置和埋設(shè)；若靠近建筑物的樓梯平臺為預處理式的樓梯，則在安裝電源線時，應考慮在管道的垂直與橫向的連接部位。

4.6 疊合樓板電氣設(shè)計

疊合板是由預制板與現(xiàn)澆鋼筋混凝土層疊而成的一種整體式樓面，是目前裝配式房屋中常用的一種樓面。首先，在預制板廠設(shè)計出適當大小的預制板，然后將其運送至工地進行澆灌、固定，使制造的板材具有更好的完整性和連續(xù)性，從而能有效地提高建筑的抗震性能。在裝配式住宅中，采用疊層樓板，在進行電氣設(shè)計時，必須在預制板上預留好的管路，并在施工現(xiàn)場澆筑時，將預留位置的管線埋設(shè)在已澆筑的層合板中。

4.7 預制墻板電氣設(shè)計

在預制廠房中采用鋼筋混凝土加工而成的墻體板材，按其作用可分為內(nèi)墻和外墻，也可以按材料分為土墻、輕型墻板等。預制墻板也是一種裝配式房屋的建造方式，必須在生產(chǎn)前將其處理后運輸?shù)焦さ剡M行組裝。所以，在預制壁板上的電學設(shè)計要提前進行，在壁板的制作中留出管道的通道，這樣可以在裝配完成后直接利用。另外，在裝配式房屋的使用中，插座、照明開關(guān)、電源盒等都要在墻上進行安裝，當將電源管與外護管相連時，要在連接部位留出足夠的空間，并設(shè)置接線設(shè)備。

4.8 電氣設(shè)計與內(nèi)裝部品敷設(shè)

裝配式房屋的內(nèi)部構(gòu)件可劃分為整體構(gòu)件和模塊構(gòu)件。部品的概念通常是指具有一定標準的工業(yè)化產(chǎn)品，在建筑行業(yè)中，就是利用現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)制造的建筑構(gòu)件、構(gòu)件，如掛墻板、保溫墻、預制板、疊合梁、預制樓梯、疊合板等。而內(nèi)部部件的概念則包含一體化與模塊化，集成化的部件有隔墻、吊頂、地板等；整體廚房、整體衛(wèi)浴、整體儲物等。將電氣設(shè)計與內(nèi)部裝設(shè)相結(jié)合，使電氣設(shè)計與建筑物本體徹底分開，又稱SI組裝式內(nèi)部安裝系統(tǒng)，S是結(jié)構(gòu)詞的簡稱，I是管道的簡稱。在采用SI系統(tǒng)的裝配式住宅中，房間內(nèi)的水平導線和裝置通常都布置在屋頂或地面上；垂直導線管通常布置在二次墻內(nèi)，如果沒有二次墻，它可以隱蔽在建筑物的裝飾層中。

5 裝配式建筑智能化技術(shù)應用

在智能化、信息化的背景下，在裝配式建筑中運用智能化技術(shù)已經(jīng)是一種新的發(fā)展趨勢。BIM技術(shù)是建筑智能化和信息化的產(chǎn)物，它貫穿于工程的全生命周期，包括設(shè)計、生產(chǎn)、施工、運營和維護。BIM技術(shù)具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性、信息完整性、集成性、參數(shù)化等特性，將極大地影響裝配式建筑的設(shè)計、制造、建造、運營和維修。

5.1 設(shè)計方案優(yōu)化

BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)不同專業(yè)的平行設(shè)計，實時更新和交互的系統(tǒng)信息，并能夠?qū)Σ煌瑢I(yè)的沖突進行自動檢測，取代手工繪圖時的沖突，使得安裝式建筑電氣智能化設(shè)計中的預留開關(guān)、線盒、管道、洞口等設(shè)計更加精確、合理。根據(jù)“檢驗、優(yōu)化、再檢驗”的原則，對產(chǎn)品的設(shè)計進行改進，確保產(chǎn)品的裝配和施工。同時，3D視圖可以方便地進行建模，提高設(shè)計的準確性和工作效率。

5.2 施工進度優(yōu)化

利用BIM進行三維仿真，可以清楚地看到預留開關(guān)、線盒、管線、洞口與結(jié)構(gòu)鋼筋、其他專用設(shè)備之間的矛盾。在現(xiàn)澆混凝土和現(xiàn)澆節(jié)點的基礎(chǔ)上，采用BIM技術(shù)對現(xiàn)場進行預組裝，防止預制件和現(xiàn)澆節(jié)點的碰撞。并能根據(jù)不同的碰撞情況，自動選擇最佳的安裝和施工方案。

6 結(jié)束語

綜上所述，目前，我國的裝配式住宅建設(shè)發(fā)展迅速，其電氣設(shè)計方法還有待進一步改進。將傳統(tǒng)建筑電氣設(shè)計與裝配式建筑結(jié)合起來，結(jié)合建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等專業(yè)技術(shù)，采用“施工圖、深化圖、拆分圖”三個步驟，精確地完成了裝配式建筑的電氣設(shè)計，節(jié)約了生產(chǎn)過程中的時間和費用，提高了施工階段的裝配施工效率。同時，在今后的裝配式建筑中，通過信息化和智能化技術(shù)，全面提升裝配式建筑的智能化程度，使其達到智能建造的目的。