摘要：近几年来，伴随着国内城市化进程的不断加快，我国的建筑业获得了快速的发展。对于传统建筑工程的施工工作来说，大多是以现场施工的方式进行。但是由于这一施工方式需要设立外部支撑板以及辅助脚手架，并且施工过程中受到施工现场场地以及材料运输等诸多的影响，导致施工工作较为繁琐、复杂。在这种大背景下，预制装配式建筑施工方式应运而生。本文先对装配式建筑相关内容进行探讨，并主要针对装配式建筑中电气设计的相关要点进行研究。
关键词：装配式；建筑工程；电气设计；现状；发展
预制装配式的建筑工程施工方式最早源于一些西欧国家，施工过程中先将一些建筑构件在工厂进行预制，之后运送到施工现场进行相应的拼装工作，最终形成建筑毛坯体。对于装配式建筑中的电气设计工作来说，其对于建筑项目使用质量与安全效果有着重要的意义。因而，在进行电气设计工作时，一定要秉持着安全、环保、美观以及便于维修的原则，提升建筑中电气设计的质量与效果。
1预制装配式建筑相关特点
1．1叠合楼板
传统建筑中，常见的楼板有两种，即预制板和现浇板。现浇板具有整体性好、抗震性能好等优点，但费工，需要大量的模板，施工周期长，难于实现工业化;预制板构件制作不受季节、气候因素限制，易于实现建筑构件的工业化，可提高构件质量，节省大量模板和支承件，施工速度快，但整体性、灵活性、抗震性较差。叠合楼板结合预制板和现浇板的优点，由预制部分和现浇部分组成。预制部分多为薄板，在预制构件加工厂完成，施工时吊装就位，既作为永久模板而无需模板，又作为楼板的一部分承担使用荷载;现浇部分在预制板面上完成。
1．2预制墙板
预制墙板是预制装配式建筑中的重要组成部分，有预制钢筋混凝土墙板、轻质条板隔墙等多种类型。电气与不同类型的预制墙板配合时，思路和做法有很大差别。在预制钢筋混凝土墙板中，外饰面砖与构件的混凝土整体成型，窗框直接预埋于预制墙板中，预制墙板中还可以夹带保温板。设置在预制钢筋混凝土墙板中的电气设备、管线应在工厂内预装并一体浇筑，要求定位精确，现场无法修改。轻质条板隔墙内部均匀排列多个空心孔，具有轻质、防火、防潮、抗震、隔音等优良性能，标准宽度为600mm，厚度有90mm、120mm、140mm等多种规格。
1．3结构工艺与施工
(1)装配式建筑物通常在1F及地下室不采用预制模式，而采用普通的现浇模式。(2)一般情况下，装配式建筑土建的施工工序是:吊装墙板—吊装平台板—浇筑平台现浇层—吊装上一层墙板—吊装上一层平台板。(3)预制钢筋混凝土墙体间的竖向连接采用套筒灌浆技术。将套筒一端的钢筋在预制工厂通过螺纹完成机械连接，另一端钢筋在施工现场通过灌浆进行连接，上下两根钢筋从两端开口穿入套筒内部，钢筋与套筒间填充高强度膨胀灌浆料，即完成钢筋的连接。另外，套筒内对应的上下钢筋之间并不需要搭接或焊接。
2装配式电气工程设计的概述
2.1国内装配式建筑的发展历程
相比于其他国家来说，我国引进装配式建筑施工技术的时间较晚。直到20世纪50年代，我国就才引进装配式建筑工程施工技术。同时，再加上我国预制装配式建筑构件的工业生产技术比较匮乏，因而生产出的建筑构件不仅承载能力低，同时相应部件的延展性较差、整体性方面也不能满足建筑工程的需要。20世纪中叶，我国的建筑工程施工主要依靠传统人力进行建设，并且对于先进机械的使用也少之又少。那时的混凝土、钢材等重要的建筑材料质量较差，因而对于建筑构件的生产也不能达到相关要求。一直到21世纪之后，伴随着国内建筑行业的迅猛发展以及建筑施工技术水平的不断提高，我国装配式建筑施工技术才逐渐朝着精细化、规模化的方向发展。对于装配式建筑工程来说，其主要是指用预制的构件在工地进行一系列的装配工作而形成的建筑。施工过程中，部分构件或者是所有的构件都需要在工厂进行预制，之后将其运送到施工现场进行拼装。根据结构形式的不同，可以将结构分为三种类型：钢结构以及混凝土结构、木结构，其中主要的预制件是楼板、梁或者是柱、剪力墙等相关的结构或构件。按照预制程度的不同，建筑工程中的梁、板结构可以采用全预制的形式，同时也可以采用半预制、半现浇的形式。目前，国内绝大多数的装配式建筑的梁、板结构都是采用第二种形式。
2.2电气设计的原则
一般来说，装配式建筑工程的构件大多是在工厂内预制加工而成，在运抵施工现场之后原则上不允许进行凿洞、开槽等操作，以免造成预制构件的破损。因而，在进行装配式建筑的电气设计工作时，要牢牢把握“安全可靠、节能环保、维修方便以及布置美观”等一系列的原则。设计过程中要注重标准化、系列化设计方法的应用，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。
2.3设计流程
在进行装配式建筑的电气设计工作时，要注重全过程的一体化设计。对于以往的设计流程来说，先要进行方案、总体以及施工图等方面的设计，之后再进行精装深化设计。但是，对于装配式建筑中的电气设计流程来说，首先要进行方案的论证，并且要确定项目设备配置的标准。其次，再进行室内专业精装点位的确定以及定位提资。对于电气专业来说要根据精装提资进行相应的电气设计工作，并且设计成果要经过各方的确认，之后再进行提资装配式专业深化设计。随后，各方要深化图纸，构件厂要严格依据深化图纸进行相应的生产加工工作。对于装配式设计工作来说，它融合在传统设计流程的每一个阶段，并且设计过程中要求精装设计前置，同时还要提早确定精装配置并且确定点位定位，这与传统设计工作有着明显的区别。
3电气设计要点
3．1户内配电箱、弱电箱方位
(1)合理确定方位。装配式建筑户内配电箱、弱电箱(如住宅、商铺等)是每户电源或信号的源头，集中大量的电气进出管线，宜尽可能避免安装在预制墙体上，减少专业配合难度和强度。住宅(或商铺等)分户墙两侧对应位置布置安装配电箱或弱电箱时，应向结构建筑专业复核是否满足结构、隔声及防火等要求。(2)户内配电箱、弱电箱处叠合板块因进线管线偏大、出线回路集中，管线出现交叉的情况较多，特别是当配电箱电源进线管外管径大于40mm时，厚度为60～80mm的现浇层已不能保证电气管线的敷设在避让钢筋网片的同时确保楼板的结构施工质量。在此情形下，除设法分流该处的管线外，可通过减少建筑面层增加现浇层厚度来解决问题;如还不能满足，可要求结构专业调整局部方案，在户内配电箱、弱电箱相对应部位的区域采用传统全现浇楼板，而户内其他部位仍采取叠合楼板，以确保楼板的结构应力安全。
3．2预埋电气管线与结构工艺的配合
1、管径与叠合板现浇层厚度配合
叠合板中暗敷的管线不应影响结构安全，通常敷设在钢筋混凝土现浇板内的管线最大外径不宜超过板厚的1/3。电气管线暗敷在叠合板内时，应与建筑结构专业确认叠合板现浇层、找平层的厚度等信息，以确定电气管线所能使用的最大管径。电气管线暗敷时，外护层厚度不应小于15mm(消防配电管线为30mm)，在实际项目中计算时还应考虑施工误差等各方面因素。叠合板预制板的桁架钢筋高出预制板面，当电气管线与桁架钢筋有交叉点时，还需考虑桁架钢筋的高度(约为30mm)。
2、预埋管线与叠合板现浇层钢筋配合
桁架钢筋在叠合板中起非常重要的作用，电气设计在与结构配合时，既不可以打断桁架钢筋，也不能要求其绕行，应尽量减少管线穿跨桁架钢筋。在叠合板的现浇层内，除了桁架钢筋外，还有一层面筋。所以，预制板内预埋的接线盒距桁架钢筋的距离应大于100mm，才能保证线管顺利从桁架钢筋上方垂直穿过并引入接线盒。桁架钢筋与面筋之间空间有限，在设置电气管线时应尽量优化，减少管线和交叉;对于一些较大的交叉节点，应与结构确认是否可行，以免造成施工困难。
3、管线路由与结构施工的配合
预制墙内的管线与现浇层内的管线连接一般有上接和下接两种方式。
依据管线最短原则，距地面近的插座通常采用向下与现浇层内的管线连接;距楼面近的开关采用向上与现浇层内管线连接的方式。根据装配式建筑土建的施工工序，电气管线从本层板墙内往上引入到顶板的平台现浇层内进行连接时，即使预制墙内管线有误差，也可以通过调整移动尚未浇筑的现浇层内水平管线来保证管线连接。在实际工程中，为保证连接顺畅和减少预留配合量，施工方采用部分预制墙内管线与现浇层内管线上接的方式。
4、管线预制板水平与垂直对接解决方案
在预制墙中，预埋包括强、弱电插座接线盒以及接线盒到叠合楼板现浇层的垂直管线两部分。需要说明的是，从开关、插座接线盒到叠合楼板的垂直管线一定要精确定位，以方便与叠合楼板现浇层水平管线顺畅对接。大尺度构件安装难以完全保证电气管线无缝对接，故设计需要考虑设置合理的容错空间，使管线敷设具备一定纠正偏差能力，方便连接操作，减少现场返工。具体做法是在预制墙底部预埋有电气管线的位置预留约120mm×300mm×100mm的接线槽。
3．3户内电气管线路由优化
户内(特别是住宅)电气强弱电点位较密集，电气管线较集中，会出线两层管线交叉的情况，甚至会产生三层交叉的情况。如果出现三层电气管线交叉叠加，叠合板现浇层的理论厚度须远大于80mm。仅通过减少建筑面层来增加现浇层厚度，不能解决三层管线交叉敷设的要求，应结合建筑结构及精装修设计条件，研究管线布线及管线交叉施工方法，优化户内每条电气管线路由。具体的方法如下:(1)利用丰富多变的精装设计条件，尽可能减少结构楼板的管线预埋根数。(2)如果两个叠合板块之间存在现浇墙体，可将由强、弱电箱引出的管线尽量沿现浇墙体敷设，以减少电气管线在叠合板上交叉的情况出现。(3)把照明灯具、强弱电插座等所有需暗敷在混凝土内的电气管线汇总到一张图纸中，对存在二层、三层电气管线交叉的情况，通过平面空间的避让，明确关键区域、关键段的管线路由途径，避免施工时管线交叉。(4)当电气管线与电气管线、桁架钢筋、地暖水管等交叉，需采取深层次优化线路走向或加强局部结构等方式进行处理时，可采用包含BIM技术在内的多种技术手段进行直观的三维管线综合设计。
3．4预制板内电气接线盒(预留洞)的精确预埋
预制件都是在工厂一次性加工完成的，对现场开孔、开槽限制甚大，所以对设计施工的要求较高。对于电气专业，在设计施工过程中要对预埋管线和预留的孔洞有精确的定位，才能使预制部分和现浇部分完美衔接。预制构件内预留电气孔洞主要包括叠合板和预制墙体两部分。在叠合板预留电气孔洞主要包括两种类型:(1)在叠合板内预留照明灯具、消防探头及排气扇等接线盒，接线盒的高度应与其所在方位的叠合板厚度尺寸相匹配，规格要比普通接线盒高度大许多(通常采用高度达100mm左右的八角接线盒)，接线盒敲落孔孔中距盒顶20mm，敲落孔直径20mm，盒底部与预制板板底齐平。(2)在电梯间、卫生间、厨房等有吊顶的区域，只需在叠合板预制层上预留100mm的照明、消防等电气出线孔洞。为防止电气预留(埋)孔洞(盒)位置偏移，通常采用强磁铁吸定法和附加筋箍定法两种固位做法。
3．5预制轻质墙板内电气设备、管线现场安装
轻质条板隔墙不同于其他预制件，电气管线在暗敷时可直接在现场施工，无需预制。横向管线需在隔墙上剔槽敷设，但由于条板强度限制，剔槽长度不能超过板宽的1/3。竖向管线利用空心孔走线，开关、插座等设备直接在空心孔处安装。
3．6防雷接地做法
根据装配式建筑物的特点，1F及地下室不采用预制模式，而采用普通的现浇模式，因此－1F及1F的防雷接地设计应按普通做法完成，但应注意防雷引下线、接地干线主筋之间的竖向电气连接。
1、引下线
(1)优先利用后浇带竖向主筋作为防雷引下线，但直径须满足相关规范的规格要求，做法与普通建筑利用剪力墙内主筋作为引下线的相同。(2)当预制柱内主筋作为引下线时，针对装配式建筑由各模板拼装的特点，相邻层的预制柱被楼板断开，没有进行有效的连接，需要将上、下相邻层的预制柱利用主筋进行电气连接，以满足引下线的要求。(3)当预制混凝土墙内竖向主筋作为防雷引下线时，由于上、下层预制墙体之间的连接采用的是套筒灌浆工艺(同一套管内上、下两条钢筋之间并未有电气连接)，也需在结构灌浆施工前将上、下层相应引下线主筋进行有效焊接。
2、等电位联结
金属门窗的等电位联结在预制件厂内按国标相关图集在预制墙体窗洞内预留接地板，接地板与墙体内的钢筋通过扁钢绑扎连接，并将扁钢引出墙体端侧200mm，以便在现场与后浇带接地干线主筋焊连;接地干线(含均压环)可利用结构横向或竖向后浇带内主筋，在现场施工阶段完成防雷接地干线(含均压环)的安装及配合。卫生间的等电位联结主要在后浇带和现浇层完成，与传统做法基本相同。
3.7电气设计深度
装配式建筑电气设计应独立于传统施工图，需设置电气专项内容设计，应至少包含以下内容:1)明确各单体采用的装配式结构体系及采用预制混凝土构件分布情况，装配式建筑电气设备的设计原则及依据;电气设备、管线等设置在预制构件或装饰墙面内。(2)与预制件有关的电气预埋箱、盒、孔洞、沟槽及管线等要有做法标注及详细定位，并明确电气构件间的连接做法。(3)说明电气设备的隔音、防火、防水、保温等措施。(4)利用预制件内钢筋作为防雷引下线时，应明确引下线钢筋、连接件规格、详细做法，以及可采用大样等形式。
4装配式住宅电气设计发展趋势
通过实际项目的设计及施工管理，预制装配式住宅建筑中的电气设计技术还存在改进的地方，主要体现在以下方面。(1)在装配整体式剪力墙结构体系下，结合叠合楼板、预制墙体等特殊结构，确定电气预埋(留)管线的做法。预制装配式建筑中，叠合板体系中的重要预制构件————叠合楼板为半预制半现浇构件，其中大量的电气预埋(留)管线施工方法不能等同于传统建造方式下的施工方法。预制构件中预埋电气管线存在施工过程复杂、精度难以控制等问题，而在现浇层中预埋管线又面临现浇层厚度不够以及管线交叉时处理等技术难点。(2)电气户内综合管线的优化，要结合精装修设计条件，优化住宅户内电气管线路由，研究管线布线及管线交叉施工方法。在施工过程中，住宅户内配电箱、弱电箱出线位置的楼板内由于电气管线比较集中，多会出现两层管线交叉情况，甚至有较少的三层管线交叉情况。如果出现三层电气管线的交叉叠加，叠合板现浇层的理论厚度就远大于60mm，这时仅通过减少建筑面层来增加现浇层厚度是不能解决三层管线敷设的问题。因此，在施工图设计阶段，需结合叠合板块的分布情况，根据复杂的精装设计条件进行电气户内综合管线优化。(3)预制构件内精确预留电气孔洞。以住宅户内精装修设计条件为前提，结合叠合楼板及预制墙体的特殊结构，在预制构件中精确定位预留电气孔洞。
总结
目前，我国的预制装配式建筑已呈现迅速发展态势，相关的设计、施工、验收规范体系还不是非常成熟和完善，还需要各参建方、参与方在工程实践中进行积极探索及密切配合。在熟悉装配式建筑的构造、加工、施工等基本特性基础上，针对每个工程项目土建预制装配化程度的具体情况及室内装修的细节，通过整体把控和精细化设计，制定科学合理、经济高效的设备管线敷设方案和排布路由，提供重要节点的大样做法，并及时配合结构专业做好预制构件预留预埋，是顺利完成装配式建筑电气设计的关键。
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