装配式钢结构建筑电气设计分析*

张祥文

(兰州交大设计研究院有限公司 兰州 730070)

1 电气配套技术问题及处理

1.1 电气预埋管线

1.1.1 问题

首先,管线布置不合理会导致管线交叉密集、走向混乱或缺乏标识,给后续的设备安装和维修带来困难。例如,若管线交叉密集,会导致电缆之间相互干扰,增加故障排查和维修的难度。而管线走向混乱或缺乏标识,将使得维修人员在维护和检修时难以准确定位故障点,耗费时间和精力。

其次,电气预埋管线的材料选择和安装质量也是一个关键问题。低质量的管线材料容易受到腐蚀、老化或机械损伤,导致电气故障和安全隐患。同时,安装过程中的施工质量问题,如管线连接不牢固、漏水漏电等,也会影响电气系统的正常运行。此外,一些建筑在使用过程中,由于管线故障的及时排查和维修不到位,导致故障扩大或影响其他系统的正常运行[1]。

1.1.2 策略

针对管线布置混乱、难以维修和扩展的问题,可以在设计阶段采用合理的管线规划和布置。通过充分了解建筑的用电负荷和电气设备布置需求,合理划分管线走向,避免交叉密集和管线缺乏标识的情况;还可以预留足够的维修和扩展空间,方便后续的设备安装和管线维护工作,同时,对于管线材料选择和安装质量问题,应该注重选用高质量的管线材料,并确保在施工过程中严格控制质量。在进行材料的质量检测时,与可靠的供应商合作,确保管线材料的耐久性和可靠性。加强施工质量管理,确保管线连接牢固、无漏水漏电等问题,减少后续维修和故障排除的工作量。为解决电气预埋管线的维护和管理问题,建立健全的管线维护管理机制至关重要,包括定期进行管线巡检和维护,及时处理管线故障和隐患。采用定期维护计划,清理管线附近的杂物和堆积物,确保管线畅通无阻。此外,建立操作手册和标识系统,方便维修人员迅速定位和处理问题,并引入智能化的监测和管理系统,例如,在管线的关键部分,如接口、转向处等安装监测设备,温度、压力、湿度传感器,以实时监测管线的运行状态。实时监测管线状态,通过无线或有线的方式,将传感器收集的数据传输到数据处理中心,对收集的数据进行处理和分析,以判断管线的运行状态和可能的异常情况,及时发现问题并采取相应措施。管理人员通过用户界面可以实时查看管线的运行状态,调整运行参数,处理异常情况等,不仅可以实现对电气预埋管线的实时监测,还可以实现对管线的有效管理。

1.2 综合管线优化

1.2.1 问题

首先,不同管线系统之间的冲突是一个常见的问题。由于各个系统的管线走向和布置需求存在冲突,如电气管线与给排水管线相交或重叠,导致管线之间的干扰和冲突,安装困难、维修复杂以及管线故障的风险增加。

其次,综合管线的空间占用和管线孔洞预留也是一个挑战。在装配式建筑中,空间利用率非常重要,而各个管线系统对空间的需求有时会相互竞争。预留管线孔洞的大小和位置如果规划不合理,也会影响后续维修以及改造。另一个问题是不同管线系统的维护和管理。在综合管线优化后,不同系统的管线交叉、纵横交错,可能导致维护和管理的困难,例如,当需要对某个系统进行维修时,需要移动其他系统的管线或设备,增加了维修工作的复杂性和风险[2]。

1.2.2 策略

首先,解决不同管线系统之间的冲突问题,应在设计阶段进行综合协调和规划。例如,某大型商业综合体的设计阶段,电气管线设计由于复杂的建筑结构和众多的电气设备,出现了多处管线碰撞和不合理的布局。通过采用先进的建筑信息模型(BIM)技术,将建筑结构模型、电气设备模型和电气管线模型集成到一个BIM 模型中,形成一个全面的三维建筑信息模型。然后使用BIM 软件的碰撞检测功能,自动检测出所有的管线碰撞问题,并将结果以图形和报告的形式展现出来,通过BIM 模型设计人员也发现了一些管线布局不合理的问题,例如,有些管线的走向过于曲折,有些管线与电气设备的连接位置不合理等。设计人员对这些问题进行了修改和优化,使得管线布局更加合理和高效。通过BIM 技术的应用,设计团队成功解决了所有的管线碰撞问题,并优化了管线布局,提高了电气系统的安全性和效率。

其次,解决综合管线的空间占用和管线孔洞预留问题,应在设计阶段充分考虑不同系统的空间需求,并采用合理的管线布置策略。对于空间竞争问题,可以优先考虑集成管线设计和装配式构造技术,将不同系统的管线集成到同一空间中,减少冲突和空间浪费。对于管线孔洞预留问题,应根据不同系统的需要,合理规划管线孔洞的大小和位置,并留出足够的维修和改造空间。借助先进的建筑信息模型和模拟软件,可以对管线系统进行三维模拟和优化,以最大程度地提高空间利用率和管线布置的效果。

最后,建立完善的管线维护和管理机制。这需要建立清晰的管线标识和记录系统,确保每个管线系统都有明确的标识和文档记录,方便维修和管理人员进行定位和操作,并制定定期检查和维护计划,对各个管线系统进行定期巡检和维护,及时发现和排除潜在问题。引入智能化的管线监测和管理系统,通过传感器和远程监控技术,实时监测管线系统的运行状态,及时发现异常情况并采取相应措施,提高维护工作的效率和准确性。例如,可以在管线系统中安装压力、温度和流量传感器,通过无线网络将这些数据实时传输到数据中心。数据中心的软件可以分析这些数据,自动检测出异常情况,并向管理人员发出警报,管理人员可以立即采取措施,避免或减小潜在的损害。

1.3 预留电气孔洞

1.3.1 问题

首先,不合理的孔洞尺寸和位置可能导致电气线缆敷设困难。如果孔洞尺寸太小,电缆难以通过;反之,如果孔洞尺寸太大,将会浪费空间并增加施工成本;孔洞位置的选择也至关重要,如果孔洞位置不合理,电缆的路径可能会受到限制,导致电气系统的布线不够灵活和高效。

其次,预留电气孔洞可能会破坏建筑结构的完整性。在进行孔洞预留时,需要对建筑结构进行削弱或穿孔处理,以便电缆通过。不当的施工操作或孔洞尺寸过大损坏建筑结构的强度和稳定性,对建筑的结构安全造成潜在风险。此外,孔洞预留的数量和位置无法满足未来的电气设备安装和维护需求。在建筑使用的过程中,电气设备的增减或更换是常见的情况。如果预留孔洞的数量和位置不足或不合理,将导致新设备的安装困难或需要进行大规模的改造,这不仅增加了工程成本,还会影响正常使用和维护的便利性。

1.3.2 策略

首先,针对孔洞尺寸和位置选择困难的问题,应在设计阶段充分考虑电缆尺寸和布线要求。通过与电气工程师密切合作,了解各种电缆的尺寸和敷设要求,以确保预留孔洞的尺寸能够容纳电缆的通过。同时,利用先进的建筑信息模型(BIM)技术,进行三维模拟和优化,以准确确定孔洞的位置和布局,避免尺寸过小或过大的问题,并确保电缆的敷设路径合理、布线灵活。

其次,解决孔洞施工对建筑结构完整性的影响问题,需要采取合适的孔洞处理方法。

在进行穿孔或削弱结构的施工时,应严格按照设计要求和标准进行操作,并采用先进的工艺和技术,以减少对建筑结构的损伤。例如,可以采用机械穿孔或激光切割等精确的工艺,确保孔洞的精度和规范性;同时,使用专门的结构加固措施,如加装钢板或钢筋混凝土补强,以提高结构的强度和稳定性。通过这些措施,可以保证孔洞施工对建筑结构的影响最小化,确保建筑的安全性和可靠性。

此外,为了满足未来需求的孔洞数量和位置,应在设计阶段充分考虑未来的电气设备安装和维护需求。与电气工程师和建筑设计师密切合作,了解未来设备的规模和布局需求,并相应增加预留孔洞的数量和合理分布。可以采用灵活的孔洞设计,如使用可移动的孔洞盖板或预留孔洞的模块化设计,以便根据实际需要进行孔洞的开启或关闭,提高电气系统的灵活性和可扩展性,满足未来设备变更和维护的需求。

2 结语

装配式钢结构建筑电气设计的分析不仅关乎建筑的运行和使用效果,更关系到人们的生活质量和安全。随着装配式建筑技术的不断发展和普及,电气设计将面临更多的挑战和机遇,应该继续深入研究和探索,结合新技术、新材料和新理念,不断优化电气设计方案,提高建筑的智能化、可持续发展水平。同时,还需注重电气设计人员的专业技能培养和团队协作能力的提升,推动建筑行业朝着更加安全、高效、环保的方向迈进。未来装配式钢结构建筑电气设计将为建筑行业带来更大的发展空间,推动建筑工程的可持续发展,为人们创造更加安全、舒适和环保的建筑空间。