徐松杰

(浙江大学建筑设计研究院有限公司，杭州 310028)

0 引言

2016 年，国务院办公厅在《关于大力发展装配式建筑的指导意见》(以下简称“指导意见”)中指出，在未来10 年时间内，装配式建筑占比要达到新建建筑面积的30%，并要求统筹建筑结构、机电设备、部品部件、装配施工、装饰装修，实现装配式建筑一体化集成设计。 电气设计作为其不可或缺的环节，直接影响最终建筑的性能、质量和安全。 下面结合笔者所在单位设计的自用装配式建筑办公楼，对装配式建筑中电气设计要点及解决方案进行简要分析。

1 项目概况

紫金准乾科研用房B－1＃楼位于浙江省杭州市西湖区紫金众创小镇内，地上3 层，建筑面积约8 800m2。项目采用装配式设计与施工，全过程BIM技术应用，装配率达到96.8%(详见表1)，满足国家AAA 级装配式建筑要求。

2 设计要点

(1)了解装配式建筑特性，转变传统设计思路。

装配式建筑将原来大量的现场作业转移至工厂内完成，待工厂加工好的各类建筑构件运抵施工现场后，通过可靠连接方式在现场将构件组装完成。 因此，在进行装配式建筑电气设计时，需要充分了解装配式建筑的部件构造、加工工艺、施工流程等基本特性，明确项目采用的装配式建筑体系(包括装配式混凝土结构、木结构、钢结构)及预制构件的分布状况，制定科学、合理、经济、高效的设备安装、管线敷设总体方案。

(2)在进行电气管线设计时，应根据项目类型选择不同的敷设方式。

就一般项目而言，管线敷设应尽可能遵循与装配式构件分离的原则，安装在吊顶、装饰墙体(如轻质隔墙内部空间、室内装饰面层间等)、架空地板等处。 但是对于一些追求经济效益的项目(如房产开发)，因明敷管线影响美观性，且占用室内有效使用空间，往往采用预制叠合楼板等方式替代管线全分离。 另外，管线敷设要以建筑布置及精装修为设计导向，准确把握每段电气管线必要性，真正实现一体化设计。

(3)针对预制装配化程度及实施方案，调整相关电气设计做法，并注意与结构相应参数的“定量”配合。

根据叠合楼板及预制墙体的分布，制定合理、可行的“重点区域”管线敷设排布方案。 例如配电箱安装区域，因进线管径大、出线集中、管线交叉多等情况，采用60 ～80mm 厚度的现浇层往往无法同时满足电气管线避让钢筋及确保结构楼板施工质量的要求。 这种情况下，除分流该处管线、减少交叉外，可通过增加现浇层厚度来解决问题。 若仍不能解决，可与结构专业协商，调整局部方案，在配电箱相应位置采用传统现浇工艺。 装配式建筑电气设计时，切忌一味追求装配率，应根据实际情况、具体位置确定管线方案。

项目装配率计算与装配式技术应用方案 表1

(4)按照全过程整体把控和精细化设计的思路，对预埋预留进行精确定位，并适当考虑施工安装便利及容错措施，以提高施工效率以及建筑的品质。

3 装配式建筑电气解决方案

3.1 SI 管线分离

20 世纪60 年代，荷兰学者John Habraken 提出开放建筑的理念，该理念通过Skeleton(支撑体)和Infill(填充体)的有效分离使建筑物兼具结构的耐久性以及填充物的可更新性。 管线分离正是SI 理念本土化的实际应用，在GB/T51129－2017《装配式建筑评价标准》中也将其作为评价项，并提出管线分离50%～70%的评价要求。

管线分离SI 体系需要各专业协调配合，其中电气管线相较于水暖专业，不仅数量繁多，且与装饰关联紧密。 项目应用中，电气管线考虑在吊顶、装饰内隔墙空腔、墙面设备板带以及地面架空层内敷设(见图1)，通过对敷设路由的合理规划，减少管线交叉，降低管线所需占用吊顶或者架空地板的空间，从而确保室内净高。 此外，项目还利用了一种特殊的蜂窝梁结构，管线可穿越蜂窝梁上孔洞，减少梁下空间的占用(图2 为B－1＃楼应用实例)。

图1 管线利用地面架空层敷设

图2 管线穿蜂窝梁敷设

装配式建筑内隔墙种类繁多，当采用轻钢龙骨隔墙时，管线与设备可安装在隔墙空腔内；当采用GRC(玻璃纤维增强混凝土)时，管线与设备可安装在其与预制结构体之间的空腔内，并在GRC 上开设可开启的检修口；当采用ALC(蒸压加气混凝土)时，可结合装饰在ALC 两板之间设置间隙，作为管线与设备安装空间，待管线与设备安装完成后，通过盖板将间隙封闭。 通过运用这种可模块化生产的墙面管线带，不仅省去了ALC 板开槽的工序，减少了湿作业，而且在建筑物整个生命周期中，都可以对管线与设备进行更换，彰显了装配式建筑可持续性的性能优势。 详见图3～4。

图3 轻钢龙骨内竖向管线、设备底盒安装示意图

3.2 集成机电部品

部品部件是装配式建筑一体化集成设计中的重要环节，在装配式建筑发展的这些年，外围护系统、内装系统中的部品部件被不断开发、应用并加以完善，但作为衔接设备、管线与内装系统的机电部品，目前发展仍较为滞后。 究其根本原因，主要是集成机电部品需要整合大量关联元件，然而厂家对于产品往往各自为政，难以相互协调。 机电部件若按统一标准生产则无法满足设计和业主的多样性需求；若均个性化生产便无法彰显装配化的优势。 因此在现阶段，应尽量做到电气设计、产品采购、部品生产、现场施工整体协作，进而加快集成机电部品的发展。 下面列举项目中实际应用的集成机电部件加以介绍。

集成面板是目前使用较多的集成机电部品，在高档住宅、酒店、商场等场所均有应用。 集成面板通过开放协议，将照明、空调、窗帘等设备控制功能集中于一身，从而减少墙面各类面板的数量，提升空间整体美感。 除此之外，它还能根据不同群体进行模块化定制，满足个性化需求。 在装配式建筑应用中，集成面板的主要优势在于可用通讯线替代原本的电源线、控制线等各类线缆，减少了装配式墙体内管线与设备的预留预埋，提升了墙体部件的一致性。

墙面集成设备带目前最为成熟的应用在医疗领域。 医疗设备带一般安装在病床头墙上，可装载多种电气设备及气体插座，包括照明灯、特殊用途灯、电源插座、电话及网络插座、电气开关、医用气体插座、护士呼叫系统等。 医疗设备带可在工厂根据需求批量制作，现场安装时只需将强弱电和气体管线敷设在设备带内，与对应端口连接，不仅实现管线分离，而且整体性好、外表美观、更易清洁。 常见的自带强弱电插口的办公桌、会议桌等，也属于另一种形式的墙面设备带，电气线路可以利用固定家具内自带穿线槽进行敷设。

顶面设备带是终端功能设备的集成带，可以将顶面照明系统、消防系统(包括火灾探测器、消防广播、消防喷头等)、空调系统(包括送风口、回风口等)、弱电系统(包括无线AP、监控摄像头、传感器等)等集成于一体，使建筑顶面整齐、有序、简洁。设备带结构简单、装配方便、维修便利、改装灵活。此外，顶面设备带还有效解决了施工现场人工定位造成的各类设备(例如烟感、温感与灯具、风口、喷淋头等)间距无法满足规范的问题。

3.3 BIM 信息化技术

建筑信息模型(Building Information Model，简称BIM)，凭借其可视化、模拟性、优化性等优点，已成为目前建筑行业重点推广的技术。 在项目电气设计阶段，运用BIM 技术，将传统二维图纸无法表达的建筑内部构造的细节三维化，通过三维模型对建筑、结构、机电模型进行审查，了解方案中的不足，优化设计细节，进而达到最佳效果。 项目BIM 管线综合优化示例见图5。

图5 BIM 管线综合优化

装配式建筑施工工序要求很高，发挥BIM 技术可视化功能，可合理安排设备安装流程，提高装配式建筑施工精度与效率。 通过施工现场采集的实时安装进度图像与BIM 模型的对比，真正使项目达到预期的效果。 通过BIM 与VR 技术的结合，在项目前期、施工过程以及后期运行与维护阶段都可进行便捷可视化管理。

4 结束语

综上所述，装配式建筑是建筑工程未来的发展趋势，相较于传统建筑，在许多方面都存在优势。装配式建筑电气设计的重要性会日益凸显，设计过程中要注重标准化、系统化设计方法的运用，不断提升设备布置、安装以及管线敷设、连接等工作的标准化程度。