楊春麗， 周 茜， 徐 桀

(北京維拓時(shí)代建筑設(shè)計(jì)股份有限公司，北京100025)

0 引言

國(guó)務(wù)院辦公廳2016年9月發(fā)布《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見(jiàn)》國(guó)辦發(fā)〔2016〕71號(hào)，主要內(nèi)容為推動(dòng)建造方式創(chuàng)新，大力發(fā)展裝配式混凝土建筑和鋼結(jié)構(gòu)建筑，不斷提高裝配式建筑在新建建筑中的比例。

北京市人民政府辦公廳2017年3月發(fā)布《關(guān)于加快發(fā)展裝配式建筑的實(shí)施意見(jiàn)》京政辦發(fā)〔2017〕8號(hào)，要求自2017年3月15日起，新納入本市保障性住房建設(shè)計(jì)劃的項(xiàng)目和新立項(xiàng)政府投資的新建建筑應(yīng)采用裝配式建筑。

為響應(yīng)國(guó)家大力發(fā)展“綠色、節(jié)能、環(huán)保”裝配式建筑及節(jié)能減排、持續(xù)發(fā)展的要求，2017年筆者公司承接的北京豐臺(tái)某公共租賃住房項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，組建了全專業(yè)課題研究組，通過(guò)對(duì)裝配式建筑技術(shù)的研究，對(duì)構(gòu)件生產(chǎn)、施工裝配技術(shù)的學(xué)習(xí)考察，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)解決了各專業(yè)在產(chǎn)業(yè)化設(shè)計(jì)中遇到的主要問(wèn)題，產(chǎn)業(yè)化技術(shù)方案通過(guò)了專家評(píng)審。項(xiàng)目目前在施，已完成了主體鋼結(jié)構(gòu)及部分預(yù)制構(gòu)件吊裝。本文就電氣專業(yè)一些相關(guān)產(chǎn)業(yè)化設(shè)計(jì)中的問(wèn)題及解決方案進(jìn)行梳理和分享，其他住宅電氣設(shè)計(jì)內(nèi)容在本文中不再贅述。

1 建筑產(chǎn)業(yè)化

1.1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目位于北京市豐臺(tái)區(qū)，其中兩棟為公共租賃住房，總建筑面積6.2萬(wàn)m2，地上16層，地下2層，地上主要功能為公租房，包含部分物業(yè)管理用房及便利店，地下一、二層為自行車停車庫(kù)及設(shè)備用房、物業(yè)管理用房等功能。地上為鋼框架支撐結(jié)構(gòu)，地下為現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻、混凝土框架結(jié)構(gòu)。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)建筑特點(diǎn)

建筑設(shè)計(jì)院如何在一體化集成設(shè)計(jì)鏈中轉(zhuǎn)換觀念和角色?針對(duì)公共租賃住房套內(nèi)面積較小、功能齊全的特點(diǎn)，在方案階段，從戶型設(shè)計(jì)開(kāi)始，建筑設(shè)計(jì)師需要前置考慮解決模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化、多樣性問(wèn)題，做到平面柱網(wǎng)、戶型平面，立面分隔、外輪廓等盡可能規(guī)整，結(jié)構(gòu)墻體布置規(guī)整對(duì)位，以滿足產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)需求；盡可能用較少的模塊拼接組合多種形式；結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)體系簡(jiǎn)潔、僅靠鋼框架體系承重的特點(diǎn)，采用大柱跨空間結(jié)構(gòu)以便平面靈活布置；衛(wèi)生間、廚房盡量模數(shù)化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，在滿足規(guī)范的前提下，控制衛(wèi)生間和廚房的面積，減少衛(wèi)生間、廚房的種類滿足產(chǎn)業(yè)化要求；另外，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件運(yùn)輸條件限制在12m以內(nèi)，從經(jīng)濟(jì)角度考慮住宅層高控制在3m以內(nèi)，一柱4層，該項(xiàng)目層高2.75m。公租房典型建筑戶型平面見(jiàn)圖1，基本滿足了上述產(chǎn)業(yè)化要求。

圖1 建筑戶型平面

1.3 鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)

本公租房住宅項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，結(jié)構(gòu)專業(yè)與建設(shè)方及施工方進(jìn)行了技術(shù)、環(huán)保、成本、施工周期多方面多層次的綜合論證，最終采用了鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑形式。

首先，鋼結(jié)構(gòu)延性好，塑形變形能力強(qiáng)，抗震性能明顯優(yōu)于其他結(jié)構(gòu)體系；鋼材的抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度較高，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面面積小、自重輕，可降低基礎(chǔ)造價(jià)和節(jié)約大量資金；鋼結(jié)構(gòu)僅靠鋼框架體系承重，與傳統(tǒng)住宅墻體承重相比，建筑布置可以靈活分隔，空間適應(yīng)性更強(qiáng)，如圖2所示，為結(jié)構(gòu)梁柱平面所示。

結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件墻板、鋼梁、鋼柱等都是工廠化生產(chǎn)，產(chǎn)業(yè)化程度比較高；施工階段在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行整體裝配，工業(yè)化、施工機(jī)械化程度高，施工速度提高，對(duì)周圍環(huán)境污染少，符合環(huán)保要求；鋼結(jié)構(gòu)使用鋼材建造，其他墻板等配套構(gòu)件也都是綠色材料，可回收或降解處理，降低了碳排放量，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境；鋼結(jié)構(gòu)本身減少了混凝土用量，從而減少養(yǎng)護(hù)水用量，達(dá)到節(jié)約用水的目的；鋼柱截面優(yōu)化到與墻同寬，避免露梁露柱問(wèn)題，便于室內(nèi)裝修設(shè)計(jì)；作為一種綠色建筑，鋼結(jié)構(gòu)建筑符合國(guó)家對(duì)建設(shè)業(yè)提出的可持續(xù)發(fā)展要求。

圖2 結(jié)構(gòu)梁柱平面

2 機(jī)電管線系統(tǒng)

由于鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑大量采用預(yù)制混凝土技術(shù)，深入了解裝配式住宅建筑結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)造特點(diǎn)，機(jī)電管線系統(tǒng)如何在預(yù)制結(jié)構(gòu)體上進(jìn)行配合預(yù)留、預(yù)埋；或是采用管線分離系統(tǒng)，如何結(jié)合建筑裝飾面層的一體化集成設(shè)計(jì)就成為了機(jī)電專業(yè)產(chǎn)業(yè)化設(shè)計(jì)研究的關(guān)鍵。

在裝配式住宅建筑中，結(jié)構(gòu)主體按70年使用壽命設(shè)計(jì)，滿足建筑全壽命周期的使用維護(hù)要求。采用管線分離系統(tǒng)，機(jī)電設(shè)備和管線獨(dú)立于結(jié)構(gòu)主體，方便進(jìn)行改建與修繕。管線可以設(shè)置于架空地板或集成吊頂內(nèi)，方案階段應(yīng)進(jìn)行管線綜合，保證室內(nèi)凈高要求。管線集成通常有以下幾種形式。

(1)吊頂空間管線集成:利用全吊頂內(nèi)部空間作內(nèi)保溫雙層墻體，敷設(shè)同層排水系統(tǒng)管線、采暖給水分水器系統(tǒng)管線或電氣管線、安裝燈具等。

(2)雙層墻體管線集成:如有保溫的戶間隔墻，可利用保溫內(nèi)襯墻敷設(shè)電氣管線，開(kāi)關(guān)和插座。

(3)戶內(nèi)輕體隔墻:利用輕鋼龍骨墻體內(nèi)部空間敷設(shè)設(shè)備及電氣管線。

(4)架空地面管線集成:利用架空地板空間敷設(shè)給排水管線。

3 電氣產(chǎn)業(yè)化設(shè)計(jì)

3.1 內(nèi)墻板分析及管線敷設(shè)

常見(jiàn)內(nèi)墻板可分為兩大類:條板類和立筋類。其中條板類包括蒸壓加氣混凝土(ALC)板、陶粒圓孔板、輕質(zhì)復(fù)合EPS墻板、輕質(zhì)陶粒水泥內(nèi)墻隔板墻、玻璃纖維增強(qiáng)石膏空心條板等。立筋類包括輕鋼龍骨＋內(nèi)充巖棉、輕鋼龍骨＋CCA板(內(nèi)充泡沫混凝土)。幾種主要內(nèi)墻板類型分析比較表1所示。

常見(jiàn)內(nèi)墻板類型分析比較 表1

施工圖設(shè)計(jì)中，戶內(nèi)隔墻采用了86mm輕鋼龍骨復(fù)合墻體，墻體填充50mm厚巖棉，巖棉密度≥120kg/m3，滿足全產(chǎn)業(yè)化要求，可滿足電氣管線預(yù)埋要求。并對(duì)于隔聲及吊掛問(wèn)題采取了改進(jìn)措施，在豎向龍骨的基礎(chǔ)上安裝橫向龍骨，增加空氣層，提高隔聲效果。面板石膏板改成硅酸鈣板，增加吊掛力。

分戶隔墻采用了200mm蒸壓加氣混凝土ALC條板，隔聲接近50dB，滿足分戶墻45dB隔聲要求，隔聲性能好，抗沖擊性能好。墻體與鋼梁同寬，室內(nèi)不露梁，便于內(nèi)裝設(shè)計(jì)。但是電氣管線不能實(shí)現(xiàn)預(yù)埋。設(shè)計(jì)中采用樹(shù)脂螺栓和輕鋼龍骨形成結(jié)構(gòu)墻體與裝飾面層雙墻體系，通過(guò)調(diào)節(jié)樹(shù)脂螺栓高度和選擇合適輕鋼龍骨，對(duì)墻面厚度進(jìn)行控制，外掛石膏板，實(shí)現(xiàn)管線與結(jié)構(gòu)墻體分離，分戶墻雙墻節(jié)點(diǎn)如圖3。考慮到戶型面積較小，裝修面層到結(jié)構(gòu)墻體厚度控制在50mm。

圖3 分戶墻與鋼梁節(jié)點(diǎn)構(gòu)造

3.2 外圍護(hù)墻板分析及管線敷設(shè)

常見(jiàn)外墻板分為兩大類:條板類和大板類。條板類也就是蒸壓砂加氣混凝土條板(ALC板)＋保溫裝飾一體板；大板類又分為太空板和預(yù)制夾心外墻板。分析比較見(jiàn)表2。

常見(jiàn)內(nèi)墻板類型分析比較表2

項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用了保溫裝飾一體板作為保溫以及外墻裝飾材料，采用外墻外保溫，保溫材料選用75mm厚巖棉帶，密度≥140kg/m3。一體板面板采用8mm厚高密度無(wú)機(jī)纖維板，面板表面涂料。

3.3 樓板分析及管線敷設(shè)

常見(jiàn)樓板類型有:壓型鋼板、現(xiàn)澆樓板、可拆卸鋼筋桁架樓承板、疊合樓板、ALC樓板等，分析比較見(jiàn)表3。

常見(jiàn)內(nèi)墻板類型分析比較 表3

可拆卸式鋼筋桁架樓承板在本公租房項(xiàng)目中得到應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)電氣管線施工如圖4所示。

圖4 可拆卸式鋼筋桁架樓承板管線施工

3.4 常見(jiàn)疊合樓板問(wèn)題及解決措施

裝配式住宅項(xiàng)目常見(jiàn)采用疊合樓板形式，疊合板由下部預(yù)制層與上部后澆層組合而成，預(yù)制層厚度一般為60mm或70mm，上部后澆層厚度由計(jì)算確定。一般情況結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)制混凝土疊合樓板厚度130mm，預(yù)制層厚度為60mm，后澆層厚度為70mm，如圖5所示。

圖5 疊合樓板及桁架鋼筋詳圖

由于預(yù)制板構(gòu)件本身限制，強(qiáng)弱電專業(yè)管線均需布置在后澆層，在進(jìn)行電氣管線敷設(shè)施工時(shí)經(jīng)常遇到2～3層管線交叉情況，由于后澆層厚度較薄，導(dǎo)致后澆混凝土保護(hù)層局部凸起不平整或不能覆蓋上弦鋼筋，如果選擇增加后澆層厚度，可以解決部分管線交叉問(wèn)題，但會(huì)增加成本，并降低層高，需謹(jǐn)慎綜合考慮。

首先，在設(shè)計(jì)和施工階段應(yīng)對(duì)照明、插座、弱電插座等電氣管線進(jìn)行綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理布置管線走向，盡量減少交叉。其次，由電氣管井引至戶內(nèi)配電箱、弱電箱的入戶管線管徑較大，且配出管線較多，會(huì)出現(xiàn)集中管線交叉，應(yīng)盡量避免強(qiáng)電、弱電箱在同一位置。另外，強(qiáng)、弱電箱通常布置在入戶玄關(guān)區(qū)域，且靠近電氣管井，局部區(qū)域可采用現(xiàn)澆樓板處理。某項(xiàng)目疊合樓板現(xiàn)場(chǎng)管線施工如圖6所示。

圖6 疊合樓板管線施工

3.5 預(yù)制構(gòu)件的電氣深化設(shè)計(jì)

在裝配式住宅設(shè)計(jì)中，還有一些不易實(shí)現(xiàn)管線分離的情況。預(yù)制構(gòu)件在工廠生產(chǎn)加工時(shí)，對(duì)于需要預(yù)埋在預(yù)制構(gòu)件內(nèi)的電氣管線應(yīng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化深化設(shè)計(jì)，所有強(qiáng)電、弱電點(diǎn)位、配管等應(yīng)詳細(xì)精確定位集成到預(yù)制構(gòu)件中，一旦預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)加工和安裝完成后，強(qiáng)弱電點(diǎn)位更換將非常困難，并且在預(yù)制構(gòu)件上剔槽、開(kāi)洞不被允許。

另外，設(shè)計(jì)應(yīng)更加精細(xì)化，特別注意相同尺寸廚房或臥室，盡量保持電氣設(shè)備設(shè)置的一致性，減少裝配式構(gòu)件模板的種類數(shù)量；分戶墻兩側(cè)暗裝電氣設(shè)備不應(yīng)連通設(shè)置，相鄰兩個(gè)鏡像戶型間墻上設(shè)備的留洞應(yīng)避免出現(xiàn)重疊；隔墻內(nèi)預(yù)留有電氣設(shè)備時(shí)，還應(yīng)采取有效措施滿足隔聲及防水要求。

最后，預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆混凝土在施工接駁時(shí)，還應(yīng)考慮預(yù)制構(gòu)件后續(xù)與現(xiàn)澆部分管線施工的接駁，預(yù)制板墻體下部設(shè)計(jì)應(yīng)預(yù)留操作安裝空間，參見(jiàn)圖7。

圖7 預(yù)制構(gòu)件預(yù)留接駁示意

4 產(chǎn)業(yè)化裝修與整體衛(wèi)浴

該項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段采用了整體廚房整體衛(wèi)浴設(shè)計(jì)，施工設(shè)計(jì)階段僅衛(wèi)生間采用了整體衛(wèi)浴系統(tǒng)。采用工業(yè)化整體衛(wèi)浴代替?zhèn)鹘y(tǒng)衛(wèi)浴裝修，由于采用干式施工，不受季節(jié)影響，比傳統(tǒng)濕作業(yè)裝修周期縮短；排水盤和整體墻板的拼裝工藝保證了永不漏水，無(wú)噪音，節(jié)能環(huán)保。

整體衛(wèi)浴電氣設(shè)計(jì)需在衛(wèi)生間外墻上預(yù)留安裝照明、排氣扇三聯(lián)開(kāi)關(guān)，并在衛(wèi)生間投影正上方預(yù)留接線盒，整體衛(wèi)浴內(nèi)各電器設(shè)備，由衛(wèi)浴供方負(fù)責(zé)與預(yù)留接線盒電源對(duì)接；整體衛(wèi)浴所有電氣回路應(yīng)設(shè)置漏電保護(hù)；在整體衛(wèi)浴土建墻面應(yīng)預(yù)留LEB端子板，預(yù)留4mm2等電位連接線。

該項(xiàng)目設(shè)計(jì)層高2 750mm，結(jié)構(gòu)樓板厚度為120mm，架空樓板高度 90mm，衛(wèi)生間吊頂高度250mm，衛(wèi)生間凈高僅為2 290mm，衛(wèi)生間未做降板處理，也沒(méi)有采用同層排水，較為遺憾。該項(xiàng)目典型戶型整體衛(wèi)浴設(shè)計(jì)如圖8所示。

圖8 戶型整體衛(wèi)浴

5 防雷接地設(shè)計(jì)

裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的防雷接地設(shè)計(jì)，應(yīng)充分利用鋼結(jié)構(gòu)本身作為防雷引下線和接地裝置；預(yù)制外墻板的鋼筋網(wǎng)與連接件應(yīng)采用焊接連接，外墻金屬管道、金屬窗框、外墻板的鋼筋網(wǎng)、連接件、鋼結(jié)構(gòu)之間應(yīng)形成通路；此外，鋼結(jié)構(gòu)住宅更加便于利用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行總等電位聯(lián)結(jié)；防雷接地與交流工作接地、安全保護(hù)接地等共用鋼結(jié)構(gòu)作為自然接地體；其他符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)要求即可。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)該公租房項(xiàng)目的設(shè)計(jì)實(shí)踐，配合內(nèi)裝設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工的過(guò)程中，在裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)上積累了一些電氣產(chǎn)業(yè)化設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，較好的實(shí)現(xiàn)了分離機(jī)電管線系統(tǒng)的理念；同時(shí)感覺(jué)分離電氣配管施工與傳統(tǒng)施工差別不大，不需預(yù)制，標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化程度不高、裝配率不高、效率不高，裝配式建筑的電氣產(chǎn)業(yè)化水平尚需提高。

綜合鋼結(jié)構(gòu)豎向結(jié)構(gòu)的可靠性、安全性和抗震性，以及成熟的連接工藝，與輕質(zhì)復(fù)合墻板相匹配，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑是最具有創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)與推廣價(jià)值的建筑體系。