简述建筑电气设计中与结构相关施工问题

摘要:论述了建筑电气设计和施工中与结构有关的一些问题，提出了设计和施工中应注意的问题及解决方法，可供设计和施工人员参考。

关键词:建筑电气、结构、防雷

在工程设计中，许多设计人员都认识到，由于建筑电气专业涉及的管径小、数量少、敷设简单、防雷接地措施要求低，电气专业与结构专业之间的协调往往被忽视，而实际情况并非如此。随着现代电子工业的发展和大型智能建筑的兴起，建筑电气设计中将涉及越来越多的管道，对防雷、电磁脉冲保护等防护措施的要求也将越来越高。因此，作为设备设计的一部分，建筑电气设计与其他专业，特别是与结构专业的协调与配合应得到相应的重视。在此基础上，本文将从几个方面探讨电气设计和施工中与结构有关的一些问题。

一、利用建筑中的结构钢筋进行防雷与接地

《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94)中，建筑物采用结构钢棒防雷接地多次提到，在防雷设计中，建筑物中的结构钢棒或钢结构等天然金属应优先作为防雷装置的一部分，以便在确保安全可靠的前提下考虑经济性因此，如何使用建筑物的金属导体是防雷设计中的一个重要问题。

1.屋顶结构和接闪器

现代建筑艺术不仅在立面上追求丰富多彩的线条，还力求改变建筑顶部的形状。由于新型薄壳、双曲面网架等的广泛使用，屋顶不再简单地分为平屋顶和坡屋顶，给防雷设计带来一定的困难。在设计中，除了按照《建筑防雷设计规范》(GB50057-94)附录2的要求，在屋顶易受雷击的外缘和突出部位设置避雷带外，还非常有必要直接将屋顶结构加固作为防雷网络的一部分。

为了防水和抗裂，现浇混凝土板通常用于屋顶结构。钢筋由上钢筋和下钢筋组成，钢筋密集，连接点多。板加强件与梁加强件结合并连接以形成通道。从屋顶伸出的塔和楼梯井也通过钢筋混凝土柱或构造柱连接到下部结构。因此，当建筑物本身的钢筋用作接闪器时，在结构钢筋连接的关键部位进行焊接，如柱中钢筋和梁中钢筋的结合点，这可以满足形成电气路径的要求，即如GB50057-94第3.3.5条所述:“当雷电电流流经的路径上有一些平行的结合点时，将是安全的。”同时，文章的解释指出:“使用屋顶钢筋作为接闪器的前提是当屋顶被雷击时，允许一些混凝土碎片脱落，一小块防水隔热层受损。”这对屋顶结构几乎没有损害，也不会影响建筑物的安全。

还值得注意的是，从屋顶突出的金属物体，如金属框架、广告牌、旗杆、太阳能热水器、冷水塔、航空障碍灯等。，应符合GB50057-94第4.4.1和4.1.2条的规定，但上述金属物体通常通过膨胀螺栓固定在顶板上或普通混凝土基础上，因此它们应通过可靠的电气连接形成电气路径对于从屋顶伸出的非金属物体，应按GB50057-94第3.3.2条的规定安装接闪器并与屋顶防雷装置连接。

2.在各种建筑物中使用混凝土柱和墙主筋作为防雷引下线

提供一定数量的钢筋混凝土柱，如砌体结构中的构造柱、混凝土结构中的框架柱和剪力墙。根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2001第7.3.2条，砖混结构构造柱最小纵向钢筋直径为4q>12。在框架结构中，qbl4以上的螺纹钢筋通常用于框架柱的加固，可满足GB50057-94第3、3.5和4.2.1条的要求。柱内钢筋的连接通常采用绑扎、焊接和机械连接。根据《电气安装工程接地装置施工及验收规范》(GB50169-92)，防雷引下线的连接采用搭接焊，搭接长度为圆钢直径的6倍。因此，钢筋不允许代替圆钢作为搭接钢筋另外，如果土建工程中作为引下线的主筋是对焊的(工程中常用闪光对焊和电渣压力焊，都属于对焊)，搭接的圆钢应按规范在对焊处进行修补。

3.以基础梁为接地装置的建筑基础形式

可分为无钢筋膨胀基础、膨胀基础、柱下条形基础、筏形基础、箱形基础、桩基和复合基础根据GB50057-94第3.2.4、3.3.5、3.4.3和4.4.3条的规定，接地装置应在离地面50厘米以下，第4.3.5条还规定，用于防止直接冲击的人工接地体应距建筑物出口人口或人行道不小于3米，小于3米时，水平接地体的局部埋深不小于1米或应采取绝缘保护措施。建筑基础的埋深通常由基础本身的高度、地下预埋管道的高度、防冻防腐深度等因素决定，一般大于0.5m但是，在砌体结构中，由于建筑物的防水要求，墙下条形基础通常设置在-0.060标高处，以代替防水层，因此不能用作接地装置。条形基础、筏板基础和柱下箱形基础在基础底面设置肋梁，柱下独立基础和各种桩基设置基础拉梁或承台梁，可以满足作为基础接地体装置的要求。

二、电气管线的埋设和结构布置

电气管线的敷设方法已明确敷设和隐蔽明敷是在墙壁和天花板表面安装管道，对结构影响不大，而暗敷则完全不同。电气管道埋设是隐蔽敷设中建筑安装工程的重要组成部分。电气埋地管道数量多，平面布置复杂。尤其是墙体中的竖向埋管和楼板中的水平埋管，由于削弱了构件的截面，对结构有一定的影响。以下讨论将从几个方面进行。

1.结构墙内竖向预埋管道的敷设

当竖向预埋管道埋设在钢筋混凝土柱或钢筋混凝土剪力墙内时，敷设方法相对简单。只需将管线套管换成钢管，用结构钢筋绑扎固定，防止浇筑振捣混凝土时错位。由于电气管道直径较小，对混凝土墙和柱影响不大，可根据需要灵活布置。然而，当管道垂直埋设在砌体墙内时，埋设方法相对复杂，这也是电气安装工程与土建工程之间存在诸多矛盾的地方。结构墙主要采取砌体结构承重墙和混凝土结构非承重填充墙的形式。以下两种情况分别讨论。

(1)砌体结构中承重墙上埋设

砌体结构包括砖砌体、混凝土砌块砌体、石材砌体等首先，砌体结构中不允许有水平和斜向通槽，水平预埋管道通常埋在每层圈梁中。埋入墙体中的竖向埋管都是通过挖沟直接敷设在墙体上，但这种方法会对结构墙体造成破坏，尤其是当有更多的管道并联埋设时，会影响整个墙体截面的承载力。根据《砌体结构设计规范》(GB50003-2001)第6.2.14条，“管道不得敷设在截面长边小于500mm的承重墙和独立柱中；不应穿过墙体中的暗线或预留、开挖沟槽，必要时应采取必要措施或根据薄弱部位检查墙体的承载力”目前可行的方法是砌筑砖墙时留120个深槽口，宽度可根据平行管道的数量为一砖或半砖，管道埋设后采用C20细石混凝土填充。

当使用空心砖或混凝土空心砌块时，也有一种通过在砖石结构上钻孔来埋设管道的方法。根据GB50003-2001第6.2.14条，“对于小应力或无填充孔的砌块砌体，允许在墙体同一竖向孔1内设置管道”然而，在实践中，常用的KPl型多孔砖的孔径约为20毫米，DMl型多孔砖的孔径约为18毫米，这两种砖都很小，而且砌块很重。组装时要求灰缝错开，施工方法不方便。

当墙体为半砖墙时，根据规范，管道不得隐藏在半砖墙内。如果不可避免，管道应以部分增加混凝土构造柱的形式埋在柱内。

(2)嵌入混凝土结构填充墙

混凝土结构中的填充墙仅承受墙本身的自重。加气混凝土砌块和粉煤灰混凝土空心砌块是常用的。这种材料具有强度低、自重轻的特点，即使发生损坏，也不会对主体结构产生影响。因此，在预埋填充墙时只需考虑抗裂性、隔音等因素，填充墙中的缝隙不应超过墙体厚度的一半。

2.结构楼板中水平预埋管道的埋置

主要包括预制楼板、现浇混凝土楼板、无梁楼板、肋板楼板、叠合板楼板等。由于前两种形式比较常见，这里只使用预制楼板和现浇楼板？讨论了混凝土的两种形式。

(1)在预制楼板中嵌入水平埋管

预制楼板包括预制双向预应力建筑板和预制预应力空心板，它们通常是预应力混凝土空心板虽然冷拉低碳钢丝和冷轧带肋钢筋根据钢筋的类型有所不同，但钢筋的截面形式和排列形式基本相同。为了在预制楼板中布置管道，需要事先从结构专业了解预制楼板的布置方式，以便管道沿着预制楼板中的圆孔或板缝布置。应注意，在圆孔中布置管道时，引出钻孔应避开板主筋的位置普通圆孔板截面及主筋位置当管道沿板缝布置时，由于板缝的宽度通常为20-30毫米，埋置的管道会使填缝难以压实，因此可参照结构规程采用40-50毫米的板缝，并可在板缝中增加q>12的钢筋来解决这一问题。

(2)水平埋管在现浇混凝土楼板中的埋设

随着混凝土材料的变化和施工技术的进步，混凝土造价逐渐降低，施工工艺逐渐简化，应用范围越来越广。电气管道在现浇板中的平面布置相对灵活，但应注意不要与现浇板中的管道交叉，也不要并排布置。同时，根据《国家民用建筑工程设计技术措施》电气部分第5.1.9条的规定，现浇钢筋混凝土板敷设的电气管道的最大外径不应超过板厚的1/3。这是因为现浇板的厚度一般为80-150毫米，管道会大大削弱混凝土截面，长管道会在混凝土板中造成薄弱区域，这是由于处理不当造成的？昆都士混凝土板出现裂缝，或在工程中留下隐患

现浇板内水平埋管也应采取措施防止机械损伤。埋在现浇板中的管道弯曲半径不得小于管道外径的10倍。