裝配式住宅建筑電氣設計方法及發展

房文豪

（浙江鴻盛工程設計有限公司）

0 引言

裝配式建筑是將預制構件、構件在工地組裝起來的建筑，采用工廠預制生產、現場裝配施工的方式，以標準化設計、構件生產、裝配施工、一體化裝修、信息化管理為特征，集成設計、工業化生產、現場裝配化施工各個業務領域的特點，可以實現建筑的節能、環保、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，它能夠實現結構、外圍護、設備和管線、內裝四個系統，以及規劃、設計、生產和施工的有機結合。裝配式建筑強調的是少規格、多組合的設計規范；高品質，環境友好的工廠生產；降低建筑裝配性，降低濕法操作；在BIM協同與條形碼的基礎上，實現了企業的信息化管理；安全便捷的技術智能化。近幾年，隨著我國社會的迅速發展，電力設備的更新和各種技術標準也在逐步完善。因此，在進行裝配式建筑時，應從電氣設計入手，以達到合理、科學的目的，以改善結構的安全性。

1 裝配式建筑概況

在傳統的建筑中，總體的設計流程是確定總體方案；裝飾設計、后期的精裝、深化、調整原方案。裝配式建筑的設計步驟主要是對工程設備進行科學的論證，以利于設備的合理配置；根據精裝設計的要求，做好內部的精裝布置；各方確定設計結果，并進一步深化，使方案得到最優；零件工廠按深化圖進行加工。在電器總成設計中，電源線和預型件的連接應該在方案確定階段進行；在設計階段，根據精裝設計的要求進行規范的設計，規范的安裝；在進行深挖時，必須在預埋管箱內預留孔道，并按用戶要求預留導線槽等。最后，經過室內設計、電氣設計、PC設計及制造企業等各方的確認，由各個廠家進行生產與加工。裝配式建筑由結構系統、外部維護系統、設備和管線系統以及內部系統的主體結構和預制件組成。裝配式建筑可劃分為三種類型：混凝土裝配式、木結構裝配式、裝配式鋼結構。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。與電力有關的預制件，以墻體和地板為主。目前，預制件主要是半預型、現場澆筑，其具體做法是：在設計后進入廠房，按照拆分圖制作預制件，預留線槽、線盒和孔洞，現場裝配、線管連接，然后現場澆筑。在工程施工中，不得對構件進行重加工，如開槽、鑿洞、變形等，均會影響工程的質量。在裝配式建筑的設計中，為了避免構件的損壞，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計基本流程

深化工程是指根據施工圖紙，結合各種專業設計問題，結合強弱配電箱、燈具、開關、插座、孔洞的定位精度，同時進行比例尺校準。結構的電氣拆卸是預制住宅電氣設計的主要特點和難點之一。這一步驟要求設計、制造和施工之間密切互動。在設計過程中，專業結構設計師分解建筑物和墻壁的結構，電氣工程師分解電氣分解電路的結構。其主要任務是提供每個預制構件的電氣編號，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 我國建筑電氣設計的現狀

3.1 設計觀念老舊

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

3.2 設計方式單一

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

4 裝配式住宅建筑電氣設計方法

4.1 設計方案優化

BIM技術能夠實現不同專業的平行設計，實時更新和交互的系統信息，并能夠對不同專業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計中的預留開關、線盒、管道、洞口等設計更加精確、合理。根據“檢驗、優化、再檢驗”的原則，對產品的設計進行改進，確保產品的裝配和施工。同時，3D視圖可以方便地進行建模，提高設計的準確性和工作效率。

4.2 施工進度優化

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

4.3 做好建筑暖通空調安裝工作

暖通空調是現代建筑不可或缺的電器，在安裝暖通空調時，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，在生產過程中必須對其進行壓筋加固，以保證其整體結構，防止其發生變形。當管道的大邊直徑大于1000mm時，必須用角鋼和角鋼將其緊固，以保證其穩定。其次，要保證管道的穩定，按照設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構，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的調整，若管道太長，則應將其設置為一列，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；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，選擇最優的機組安裝方案。初步完成后，要進行調試，若噪聲超過標準，則要進行調整。另外，還需要對機組的葉輪、電機轉速進行適當的調節，減少葉輪的重量，保證線圈的精度，從而減少噪聲。

4.4 公共區域電氣設計

為改善電力系統主干線安裝、敷設、維護等工作的效能，必須在公用區域內的電力和電力豎井內架設主干線。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、網絡、有線電視、樓宇門可視化等。所以，在設置公用部分的電力管道必須遵循基本的設計原則，因為電力系統中的電力管道數量太多，所以在安裝電力系統時，必須遵循電力系統的基本原理。首先，在電氣設計的時候，要與施工單位合作，對電力設施進行優化，確保電力設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構系統的關系，對不滿足設備機房、管井要求的內墻、其他形式的預制構件進行適當的裁剪。最后，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、結構專業配合，通過專業規劃和計算，最終決定。

4.5 樓梯間內電氣設計

預制樓梯是裝配式住宅中常用的一種結構形式，其結構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構，則可以在結構施工的時候進行位置和埋設；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 疊合樓板電氣設計

疊合板是由預制板與現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，在進行電氣設計時，必須在預制板上預留好的管路，并在施工現場澆筑時，將預留位置的管線埋設在已澆筑的層合板中。

4.7 預制墻板電氣設計

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，必須在生產前將其處理后運輸到工地進行組裝。所以，在預制壁板上的電學設計要提前進行，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、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，并設置接線設備。

4.8 電氣設計與內裝部品敷設

裝配式房屋的內部構件可劃分為整體構件和模塊構件。部品的概念通常是指具有一定標準的工業化產品，在建筑行業中，就是利用現代工業技術制造的建筑構件、構件，如掛墻板、保溫墻、預制板、疊合梁、預制樓梯、疊合板等。而內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、整體衛浴、整體儲物等。將電氣設計與內部裝設相結合，使電氣設計與建筑物本體徹底分開，又稱SI組裝式內部安裝系統，S是結構詞的簡稱，I是管道的簡稱。在采用SI系統的裝配式住宅中，房間內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，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已經是一種新的發展趨勢。BIM技術是建筑智能化和信息化的產物，它貫穿于工程的全生命周期，包括設計、生產、施工、運營和維護。BIM技術具有可視化、協調性、模擬性、優化性、可出圖性、信息完整性、集成性、參數化等特性，將極大地影響裝配式建筑的設計、制造、建造、運營和維修。

5.1 設計方案優化

BIM技術能夠實現不同專業的平行設計，實時更新和交互的系統信息，并能夠對不同專業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計中的預留開關、線盒、管道、洞口等設計更加精確、合理。根據“檢驗、優化、再檢驗”的原則，對產品的設計進行改進，確保產品的裝配和施工。同時，3D視圖可以方便地進行建模，提高設計的準確性和工作效率。

5.2 施工進度優化

利用BIM進行三維仿真，可以清楚地看到預留開關、線盒、管線、洞口與結構鋼筋、其他專用設備之間的矛盾。在現澆混凝土和現澆節點的基礎上，采用BIM技術對現場進行預組裝，防止預制件和現澆節點的碰撞。并能根據不同的碰撞情況，自動選擇最佳的安裝和施工方案。

6 結束語

綜上所述，目前，我國的裝配式住宅建設發展迅速，其電氣設計方法還有待進一步改進。將傳統建筑電氣設計與裝配式建筑結合起來，結合建筑、結構、設備等專業技術，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計，節約了生產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，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。