簡述建筑電氣設(shè)計(jì)中與結(jié)構(gòu)相關(guān)施工問題

摘要:論述了建筑電氣設(shè)計(jì)和施工中與結(jié)構(gòu)有關(guān)的一些問題，提出了設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)注意的問題及解決方法，可供設(shè)計(jì)和施工人員參考。

關(guān)鍵詞:建筑電氣、結(jié)構(gòu)、防雷

在工程設(shè)計(jì)中，許多設(shè)計(jì)人員都認(rèn)識到，由于建筑電氣專業(yè)涉及的管徑小、數(shù)量少、敷設(shè)簡單、防雷接地措施要求低，電氣專業(yè)與結(jié)構(gòu)專業(yè)之間的協(xié)調(diào)往往被忽視，而實(shí)際情況并非如此。隨著現(xiàn)代電子工業(yè)的發(fā)展和大型智能建筑的興起，建筑電氣設(shè)計(jì)中將涉及越來越多的管道，對防雷、電磁脈沖保護(hù)等防護(hù)措施的要求也將越來越高。因此，作為設(shè)備設(shè)計(jì)的一部分，建筑電氣設(shè)計(jì)與其他專業(yè)，特別是與結(jié)構(gòu)專業(yè)的協(xié)調(diào)與配合應(yīng)得到相應(yīng)的重視。在此基礎(chǔ)上，本文將從幾個方面探討電氣設(shè)計(jì)和施工中與結(jié)構(gòu)有關(guān)的一些問題。

一、利用建筑中的結(jié)構(gòu)鋼筋進(jìn)行防雷與接地

《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50057-94)中，建筑物采用結(jié)構(gòu)鋼棒防雷接地多次提到，在防雷設(shè)計(jì)中，建筑物中的結(jié)構(gòu)鋼棒或鋼結(jié)構(gòu)等天然金屬應(yīng)優(yōu)先作為防雷裝置的一部分，以便在確保安全可靠的前提下考慮經(jīng)濟(jì)性因此，如何使用建筑物的金屬導(dǎo)體是防雷設(shè)計(jì)中的一個重要問題。

1.屋頂結(jié)構(gòu)和接閃器

現(xiàn)代建筑藝術(shù)不僅在立面上追求豐富多彩的線條，還力求改變建筑頂部的形狀。由于新型薄殼、雙曲面網(wǎng)架等的廣泛使用，屋頂不再簡單地分為平屋頂和坡屋頂，給防雷設(shè)計(jì)帶來一定的困難。在設(shè)計(jì)中，除了按照《建筑防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50057-94)附錄2的要求，在屋頂易受雷擊的外緣和突出部位設(shè)置避雷帶外，還非常有必要直接將屋頂結(jié)構(gòu)加固作為防雷網(wǎng)絡(luò)的一部分。

為了防水和抗裂，現(xiàn)澆混凝土板通常用于屋頂結(jié)構(gòu)。鋼筋由上鋼筋和下鋼筋組成，鋼筋密集，連接點(diǎn)多。板加強(qiáng)件與梁加強(qiáng)件結(jié)合并連接以形成通道。從屋頂伸出的塔和樓梯井也通過鋼筋混凝土柱或構(gòu)造柱連接到下部結(jié)構(gòu)。因此，當(dāng)建筑物本身的鋼筋用作接閃器時，在結(jié)構(gòu)鋼筋連接的關(guān)鍵部位進(jìn)行焊接，如柱中鋼筋和梁中鋼筋的結(jié)合點(diǎn)，這可以滿足形成電氣路徑的要求，即如GB50057-94第3.3.5條所述:“當(dāng)雷電電流流經(jīng)的路徑上有一些平行的結(jié)合點(diǎn)時，將是安全的?！蓖瑫r，文章的解釋指出:“使用屋頂鋼筋作為接閃器的前提是當(dāng)屋頂被雷擊時，允許一些混凝土碎片脫落，一小塊防水隔熱層受損?！边@對屋頂結(jié)構(gòu)幾乎沒有損害，也不會影響建筑物的安全。

還值得注意的是，從屋頂突出的金屬物體，如金屬框架、廣告牌、旗桿、太陽能熱水器、冷水塔、航空障礙燈等。，應(yīng)符合GB50057-94第4.4.1和4.1.2條的規(guī)定，但上述金屬物體通常通過膨脹螺栓固定在頂板上或普通混凝土基礎(chǔ)上，因此它們應(yīng)通過可靠的電氣連接形成電氣路徑對于從屋頂伸出的非金屬物體，應(yīng)按GB50057-94第3.3.2條的規(guī)定安裝接閃器并與屋頂防雷裝置連接。

2.在各種建筑物中使用混凝土柱和墻主筋作為防雷引下線

提供一定數(shù)量的鋼筋混凝土柱，如砌體結(jié)構(gòu)中的構(gòu)造柱、混凝土結(jié)構(gòu)中的框架柱和剪力墻。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001第7.3.2條，磚混結(jié)構(gòu)構(gòu)造柱最小縱向鋼筋直徑為4q>12。在框架結(jié)構(gòu)中，qbl4以上的螺紋鋼筋通常用于框架柱的加固，可滿足GB50057-94第3、3.5和4.2.1條的要求。柱內(nèi)鋼筋的連接通常采用綁扎、焊接和機(jī)械連接。根據(jù)《電氣安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB50169-92)，防雷引下線的連接采用搭接焊，搭接長度為圓鋼直徑的6倍。因此，鋼筋不允許代替圓鋼作為搭接鋼筋另外，如果土建工程中作為引下線的主筋是對焊的(工程中常用閃光對焊和電渣壓力焊，都屬于對焊)，搭接的圓鋼應(yīng)按規(guī)范在對焊處進(jìn)行修補(bǔ)。

3.以基礎(chǔ)梁為接地裝置的建筑基礎(chǔ)形式

可分為無鋼筋膨脹基礎(chǔ)、膨脹基礎(chǔ)、柱下條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)、樁基和復(fù)合基礎(chǔ)根據(jù)GB50057-94第3.2.4、3.3.5、3.4.3和4.4.3條的規(guī)定，接地裝置應(yīng)在離地面50厘米以下，第4.3.5條還規(guī)定，用于防止直接沖擊的人工接地體應(yīng)距建筑物出口人口或人行道不小于3米，小于3米時，水平接地體的局部埋深不小于1米或應(yīng)采取絕緣保護(hù)措施。建筑基礎(chǔ)的埋深通常由基礎(chǔ)本身的高度、地下預(yù)埋管道的高度、防凍防腐深度等因素決定，一般大于0.5m但是，在砌體結(jié)構(gòu)中，由于建筑物的防水要求，墻下條形基礎(chǔ)通常設(shè)置在-0.060標(biāo)高處，以代替防水層，因此不能用作接地裝置。條形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)和柱下箱形基礎(chǔ)在基礎(chǔ)底面設(shè)置肋梁，柱下獨(dú)立基礎(chǔ)和各種樁基設(shè)置基礎(chǔ)拉梁或承臺梁，可以滿足作為基礎(chǔ)接地體裝置的要求。

二、電氣管線的埋設(shè)和結(jié)構(gòu)布置

電氣管線的敷設(shè)方法已明確敷設(shè)和隱蔽明敷是在墻壁和天花板表面安裝管道，對結(jié)構(gòu)影響不大，而暗敷則完全不同。電氣管道埋設(shè)是隱蔽敷設(shè)中建筑安裝工程的重要組成部分。電氣埋地管道數(shù)量多，平面布置復(fù)雜。尤其是墻體中的豎向埋管和樓板中的水平埋管，由于削弱了構(gòu)件的截面，對結(jié)構(gòu)有一定的影響。以下討論將從幾個方面進(jìn)行。

1.結(jié)構(gòu)墻內(nèi)豎向預(yù)埋管道的敷設(shè)

當(dāng)豎向預(yù)埋管道埋設(shè)在鋼筋混凝土柱或鋼筋混凝土剪力墻內(nèi)時，敷設(shè)方法相對簡單。只需將管線套管換成鋼管，用結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎固定，防止?jié)仓駬v混凝土?xí)r錯位。由于電氣管道直徑較小，對混凝土墻和柱影響不大，可根據(jù)需要靈活布置。然而，當(dāng)管道垂直埋設(shè)在砌體墻內(nèi)時，埋設(shè)方法相對復(fù)雜，這也是電氣安裝工程與土建工程之間存在諸多矛盾的地方。結(jié)構(gòu)墻主要采取砌體結(jié)構(gòu)承重墻和混凝土結(jié)構(gòu)非承重填充墻的形式。以下兩種情況分別討論。

(1)砌體結(jié)構(gòu)中承重墻上埋設(shè)

砌體結(jié)構(gòu)包括磚砌體、混凝土砌塊砌體、石材砌體等首先，砌體結(jié)構(gòu)中不允許有水平和斜向通槽，水平預(yù)埋管道通常埋在每層圈梁中。埋入墻體中的豎向埋管都是通過挖溝直接敷設(shè)在墻體上，但這種方法會對結(jié)構(gòu)墻體造成破壞，尤其是當(dāng)有更多的管道并聯(lián)埋設(shè)時，會影響整個墻體截面的承載力。根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50003-2001)第6.2.14條，“管道不得敷設(shè)在截面長邊小于500mm的承重墻和獨(dú)立柱中；不應(yīng)穿過墻體中的暗線或預(yù)留、開挖溝槽，必要時應(yīng)采取必要措施或根據(jù)薄弱部位檢查墻體的承載力”目前可行的方法是砌筑磚墻時留120個深槽口，寬度可根據(jù)平行管道的數(shù)量為一磚或半磚，管道埋設(shè)后采用C20細(xì)石混凝土填充。

當(dāng)使用空心磚或混凝土空心砌塊時，也有一種通過在磚石結(jié)構(gòu)上鉆孔來埋設(shè)管道的方法。根據(jù)GB50003-2001第6.2.14條，“對于小應(yīng)力或無填充孔的砌塊砌體，允許在墻體同一豎向孔1內(nèi)設(shè)置管道”然而，在實(shí)踐中，常用的KPl型多孔磚的孔徑約為20毫米，DMl型多孔磚的孔徑約為18毫米，這兩種磚都很小，而且砌塊很重。組裝時要求灰縫錯開，施工方法不方便。

當(dāng)墻體為半磚墻時，根據(jù)規(guī)范，管道不得隱藏在半磚墻內(nèi)。如果不可避免，管道應(yīng)以部分增加混凝土構(gòu)造柱的形式埋在柱內(nèi)。

(2)嵌入混凝土結(jié)構(gòu)填充墻

混凝土結(jié)構(gòu)中的填充墻僅承受墻本身的自重。加氣混凝土砌塊和粉煤灰混凝土空心砌塊是常用的。這種材料具有強(qiáng)度低、自重輕的特點(diǎn)，即使發(fā)生損壞，也不會對主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。因此，在預(yù)埋填充墻時只需考慮抗裂性、隔音等因素，填充墻中的縫隙不應(yīng)超過墻體厚度的一半。

2.結(jié)構(gòu)樓板中水平預(yù)埋管道的埋置

主要包括預(yù)制樓板、現(xiàn)澆混凝土樓板、無梁樓板、肋板樓板、疊合板樓板等。由于前兩種形式比較常見，這里只使用預(yù)制樓板和現(xiàn)澆樓板？討論了混凝土的兩種形式。

(1)在預(yù)制樓板中嵌入水平埋管

預(yù)制樓板包括預(yù)制雙向預(yù)應(yīng)力建筑板和預(yù)制預(yù)應(yīng)力空心板，它們通常是預(yù)應(yīng)力混凝土空心板雖然冷拉低碳鋼絲和冷軋帶肋鋼筋根據(jù)鋼筋的類型有所不同，但鋼筋的截面形式和排列形式基本相同。為了在預(yù)制樓板中布置管道，需要事先從結(jié)構(gòu)專業(yè)了解預(yù)制樓板的布置方式，以便管道沿著預(yù)制樓板中的圓孔或板縫布置。應(yīng)注意，在圓孔中布置管道時，引出鉆孔應(yīng)避開板主筋的位置普通圓孔板截面及主筋位置當(dāng)管道沿板縫布置時，由于板縫的寬度通常為20-30毫米，埋置的管道會使填縫難以壓實(shí)，因此可參照結(jié)構(gòu)規(guī)程采用40-50毫米的板縫，并可在板縫中增加q>12的鋼筋來解決這一問題。

(2)水平埋管在現(xiàn)澆混凝土樓板中的埋設(shè)

隨著混凝土材料的變化和施工技術(shù)的進(jìn)步，混凝土造價逐漸降低，施工工藝逐漸簡化，應(yīng)用范圍越來越廣。電氣管道在現(xiàn)澆板中的平面布置相對靈活，但應(yīng)注意不要與現(xiàn)澆板中的管道交叉，也不要并排布置。同時，根據(jù)《國家民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施》電氣部分第5.1.9條的規(guī)定，現(xiàn)澆鋼筋混凝土板敷設(shè)的電氣管道的最大外徑不應(yīng)超過板厚的1/3。這是因?yàn)楝F(xiàn)澆板的厚度一般為80-150毫米，管道會大大削弱混凝土截面，長管道會在混凝土板中造成薄弱區(qū)域，這是由于處理不當(dāng)造成的？昆都士混凝土板出現(xiàn)裂縫，或在工程中留下隱患

現(xiàn)澆板內(nèi)水平埋管也應(yīng)采取措施防止機(jī)械損傷。埋在現(xiàn)澆板中的管道彎曲半徑不得小于管道外徑的10倍。