裝配式住宅建筑電氣設計方法及發展趨勢分析

侯 盼

（杭州浙經建筑規劃設計有限公司蘭州分公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

裝配式建筑是指結構系統、外維護系統、設備與管線系統、內裝系統的主要部分采用預制構件集成的建筑。相關構件的制作會在工廠內完成，然后運至施工現場并將構件裝配成設計好的建筑樣式。這種建筑具有較為明顯的優勢，不但能夠將建筑垃圾的產生控制在更小范圍內，還能夠使施工效率和質量得到提升。近年來，我國很多領域也開始應用現代意義上的裝配式建筑，并不斷完善了相關政策和技術方案，很大程度上提升了建筑施工的能力。

電氣設計作為裝配式建筑設計中非常重要的組成部分，對后續施工效果有直接的影響。由于預制混凝土構件內預埋管以及預埋接線盒的數量和定位尺寸經常出現錯誤，而生產過程是一步成型的，施工階段容易出現問題，因此預制構件的電氣設計方法需要不斷完善。

基于此，本文從現代意義上的裝配式住宅建筑的發展現狀出發，分析其電氣設計的流程、原則以及要點，然后再與相關工程實例相結合詳細論述電氣拆分設計方法，最后對其電氣設計的發展趨勢進行探討，以期為裝配式建筑電氣設計人員提供參考。

1 裝配式住宅建筑發展現狀

1.1 國外發展現狀

國外已經擁有較為成熟的現代意義上的裝配式住宅建筑建造理論和技術。早在20世紀初期，國外的建筑工程中已經開始應用裝配式建筑技術。剛出現時裝配式住宅只存在相對簡單的外形，后來相關人員進行不斷探索，設計出了各種各樣的裝配式住宅[1]。很多國家的裝配式住宅采用鋼結構或混凝土結構，生產相關構件的水平較高，現階段已經達到商品化供應的水平。德國的裝配式住宅則在節能方面更具優勢，主要采用剪力墻、混凝土以及疊合板的結構體系，同時還會在設計過程中融入先進的科學技術。日本約束裝配式住宅構件質量的法律體系非常完善，從而有效約束了相關企業的不規范行為。

1.2 國內發展現狀

我國在遠古（河姆渡文化）時代就開創了“梁柱式”建筑的“榫卯結構”，開始實施“裝配式建筑”，并一直流傳至今。我國的建筑工業化發展始于20世紀50年代，在“一五”計劃中提出借鑒蘇聯及東歐各國經驗，在國內推行標準化、工廠化、機械化的預制構件和裝配式建筑。此后，我國不斷發展和優化裝配式建造理論和技術。現階段，很多領域裝配式建造技術已經得到了有效應用，并且施工質量也實現了極大的提升。結合裝配式建筑的實際情況，國家相關部門出臺了各種指導方針和意見，制定了裝配式建筑的相關規范，為提升建筑工程的質量和效率構建了更有利的外部環境。各級政府對相關政策進行了細化，對建筑產業工業化起到了積極的促進作用。雖然不斷加強探索和研究的力度，從目前實際情況來看，仍然有很多挑戰和難題亟需解決。

2 裝配式住宅建筑電氣設計分析

2.1 設計流程

裝配式住宅建筑電氣設計流程為：首先，詳細分析方案，對室內精裝定位和項目設備配置進行全面掌握。其次，結合實際要求開展電氣設計，進行設計成果的溝通與確認。第三，裝配式設計人員進行深化設計，完成深化圖紙的確認，最后結合深化圖紙，由工廠進行生產加工[2]。另外，在深化設計階段尤其需要注意線槽預留、管盒預留和孔洞預留等，從而更好地滿足深化設計的要求。最終，各個工序負責部門和人員確認之后，由廠家正式生產加工。

2.2 設計原則

進行裝配式住宅電氣設計時，應嚴格遵循以下原則：（1）設計電氣管線和設備時，應使預制構件的種類盡可能少，同時對預制構件的規格進行充分考慮，方便工業化生產。（2）不能將接線盒和孔洞設置在預制構件的受力部位，不能直接連通隔墻的電氣設備。（3）消防設施、插座和開關等電氣點位的布置要嚴格遵守建筑電氣設計要求。（4）防雷接地方面，防雷引下線應該優先選擇現澆混凝土內的鋼筋。

2.3 設計要點

（1）根據工程設計合同，理清各種預制構件的規格，預埋套管位，管線定點，線盒以及孔洞等。

（2）熟悉構件類型和結構體系，然后與實際管線情況相結合，合理地進行電氣設計[3]。

（3）在確定相關構件位置的基礎上，合理選擇安裝定點和安裝方式，針對具體情況選擇有效的接地方式。

（4）對于連接預制構件管線的方式、電氣設備定點、溝槽的高度尺寸、管線位置、構件規格、孔洞位置都應該標注在設計圖中。

3 電氣設計工程實例

3.1 工程概況

某移民搬遷安置小區，擁有3800m2的規劃占地面積和24893.16m2的總建筑面積。共有5棟樓，18個單元，樓高6層，采用預制裝配式混凝土結構，約有86%的建筑整體裝配率，同時基礎設施工程齊全，如暖、氣、路、電、水等。

3.2 電氣拆分設計

3.2.1 設計要求

電氣設計是裝配式住宅建筑的重要環節，高質量的電氣設計需要各個部門之間的緊密配合。裝配式住宅建筑電氣拆分設計時，既要使各種基本要求得到滿足，還要對裝配式建筑的基本架構進行充分了解，明確各個階段的構件分布情況和裝配式建造體系。在嚴格遵守相關要求的基礎上，結合各建筑的構件預制情況和原始電氣設計圖紙，科學合理地制定電氣設備管線的預制方案。

3.2.2 預制電氣管線拆分設計方法

預制電氣管線拆分設計主要包括弱電線路、照明控制回路、設備箱等。同時要注意強電插座的管線預制標準化設計預留以及疊合樓板內各種接線盒的設計預留，如照明設備、排氣扇、消防探頭等的設計預留。與傳統設計過程相比，拆分設計能夠保證電氣設計與結構設計緊密結合，提升建筑的整體性。

預制電氣管線拆分設計，首先應從整體上充分認識裝配式建筑體系，同時還要對生產、設計、安裝預制構件的內容精確掌握，只有這樣在拆分電氣管線時才能使設計更加標準化和專業化。桁架鋼筋混凝土疊合樓板構造示意圖如圖1所示。

圖1 桁架鋼筋混凝土疊合樓板構造示意圖

復合墻板中必須精確定位垂直預制管線、弱電接線盒、插座接線盒和強電開關。進行電氣管線拆分設計時，應該與建筑結構預制構件拆分圖紙和原始電氣平面設計圖紙相結合，盡量在復合墻板的粉煤灰硅酸鹽砌塊區域放置弱電箱、配電箱以及強弱電接線盒。嚴禁放置在預制復合墻板的肋柱和肋梁位置，如果這一要求無法得到滿足，相關人員可以對電氣設計平面圖進行適當調整。設計中存在較多的管線交叉和較大的配電箱時，可以通過減少建筑面層來實現管線分流；如果無法滿足這一要求，可以協調相關人員調整部分結構設計方案，利用全現澆樓板替代，從而為結構的安全提供保障。

疊合板內需暗敷電氣管線時，應該與建筑結構專業人員進行有效溝通。對施工誤差和現澆層厚度等信息進行準確掌握，從而可以更加精確、合理地敷設電氣管線，保證結構安全免受相關因素的影響。根據具體情況改善規劃的合理性，應盡量在原有建筑設計中開展工作，并以滿足用戶需求為宗旨，對原有的電氣設計方案進行適當優化。根據預制墻板設計和電氣管線預留，有效優化疊合樓板現澆層存在的多層管線交叉問題，避免設備結構碰撞和管線交叉的情況。同時有效配合其他專業人員，保證設計具有較高的準確性和科學性，最終完成預制構件設計圖紙。

預制電氣管線拆分設計中，電氣專業人員必須精確定位預留孔洞和預埋管線。對墻板正反面位置進行區分，對復合墻板預留的拼接縫大小、疊合樓板的疊合厚度等因素進行充分考慮。由于工廠是生產裝配式預制構件的主要場所，所以只有保證設計和制圖的標準化，才能保證相關的裝配式預制構件能夠有效適應電氣管線和建筑結構。

預埋電氣管線時應該注意以下要點：（1）當線槽和接線盒等需要預埋在預制墻內時，應該準確定位和標注在電氣圖紙中；（2）電氣管線和設備預留在預制板中時，需要采取合理的保溫、防火等措施；（3）線路、線槽、電氣管件等預埋在預制構件中需要配合詳細說明，并且連接它們之間的具體方法也應詳細說明；（4）應借助一些軟件完成管線碰撞實驗，從而使交叉和重疊的情況得到避免；（5）現澆層內暗敷的設備管線，應設計15mm以上的管線保護層。

4 裝配式住宅建筑電氣設計的發展趨勢

裝配式住宅建筑在很大程度上改變了建筑的建造方式，能夠在新型城鎮化發展和供給側結構性改革方面發揮重要作用，也更加重視形成相互協調與集成的技術體系。隨著相關人員對科學技術和裝配式住宅建筑建設體系研究的不斷深入，裝配式住宅建筑會向著智能化方向發展[4]。

裝配式智能建筑的本質就是提升建筑的智能化和工業化水平。“互聯網+”的背景下，裝配式智能建造通過利用BIM 技術能夠實現設計、生產、施工全過程的可視化和可模擬化，實現全產業鏈的信息共享和信息傳遞，從而為電氣設計提供便利，使電氣設計更加科學合理。

開展設計時，借助BIM 技術的優勢，各專業的設計師能夠同時開展設計工作，能夠實時共享和交流相關的設計信息，能夠自動對不同設計工作中存在的問題進行檢查，能夠有效提升綜合管線設計的準確性和科學性[5]。通過設計模型能夠使各種設計細節得到準確展現，從而使設計工作的效率和精度得到提升。

進行生產時，各個預制構件的詳細信息都能夠在BIM 模型中展現。生產構件的工廠能夠更加直接、完整、精確地掌握各個構件的參數信息，再加上規范的構件生產流程，能夠有效提升工廠生產構件的質量。同時還可以有效利用3D打印技術對BIM模型中各個構件參數進行提取，最后實現預制構件的規模化打印生產，不但能夠提升構件生產的整體質量，還能夠使構件生產效率得到有效提升。

進行施工時，工程實體信息能夠在BIM模型中得到體現。與物聯網技術相結合，能夠通過唯一識別碼代表構件身份，采用科學的方式向施工地點運輸標準化構件并保證擺放合理。有效結合現場實際吊裝施工與BIM三維模型，能夠使裝配效率和準確度得到極大程度的提升。同時，通過BIM技術的應用能夠模擬施工方案的實施情況，從而幫助施工方選擇最優的施工方案。

運行維護階段，在建筑全生命周期中花費最高、占時最長。裝配式建筑運行維護過程中，利用BIM模型來表達實際建筑設備信息，再結合AR和VR技術的利用，能夠更加清晰直觀地了解建筑物各種設施的運行情況。

需要改建或者拆除建筑時，通過對BIM數據庫中的信息進行有效利用，能夠合理篩選可利用和可回收的建筑構件，從而滿足可持續發展的要求。

5 結束語

綜上所述，裝配式建筑想要實現轉型升級，必須依靠管理創新和技術創新，嚴格遵守國家相關政策法規，有效結合現代先進管理技術、信息自動化技術以及生產制造技術，促進項目管理、產品質量、生產效率的全面提升，使裝配式住宅建筑擁有更高層次的品質和性能，推動其快速發展。現階段裝配式住宅建筑建造過程中仍然需要不斷優化和改進電氣設計，要與其他先進技術相結合，提升裝配式住宅建筑電氣設計的效率和質量，進而保證裝配式建造的整體質量，提升施工效率。