论谈建筑电气设计中的问题

摘要：随着现代电子产业的发展和大规模智能化建筑的兴起,建筑电气设计中所涉及的各类管线将越来越多,对防雷、防电磁脉冲等保护措施的要求也越来越高,因此建筑电气设计与其他专业特别是与结构专业之间的协调、配合应该得到相应的重视。基于这一点，现从以下几个方面对电气设计、施工中与结构相关的若干问题加以讨论。

关键词：建筑；电气结构；防雷

中图分类号： F407.6 文献标识码：A 文章编号：

1 利用建筑中的结构钢筋进行防雷与接地

（1）屋面结构与接闪器

现代建筑艺术除了追求立面上丰富多彩的线条外,对建筑物顶部造型也力求变化。由于新颖的薄壳、双曲面网架等大量运用,屋面已经不能再简单的分为平屋面和坡屋面,这给防雷设计带来一定难度。在设计中除了应按《建筑防雷设计规范》(GB50057-94)中附录二要求的在屋顶外沿和突出部位等易受雷击处设置避雷带外,直接将屋面结构钢筋作为避雷网的一部分也非常必要。出于防水抗裂考虑,屋面结构一般采用现浇混凝土板，其钢筋由上部钢筋和下部钢筋组成,配筋较密,连接点较多,并且板钢筋均与梁钢筋绑扎连接形成通路。突出屋面的塔楼、楼梯间等也均通过钢筋混凝土柱或构造柱与下层结构相连。因此,当利用建筑本身的钢筋作为接闪器时,在结构钢筋连接的关键部位如柱内钢筋与梁钢筋绑扎点处进行焊接，即可满足形成电气通路的要求。

（2）利用混凝土柱、墙筋作为防雷引下线

不同结构形式的各类建筑中均设有一定数量的钢筋混凝土柱,如在砌体结构中设置的构造柱,在混凝土结构中设置的框架柱、剪力墙等,柱中钢筋直径按《建筑物抗震设计规范》GB50011-2001第7.3.2条规定砖混结构中构造柱纵向钢筋最小为4φ12,在框架结构中框架柱配筋通常采用Φ14以上螺纹钢筋均可满足GB50057-94中第3.3.5及4.2.1条要求。柱中钢筋的连接形式通常采用绑扎连接、焊接和机械连接,按照《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》(GB50169-92)规定，避雷引下线的连接为搭接焊接，搭接长度为圆钢直径的6 倍，因此，不允许用螺纹钢代替圆钢作搭接钢筋。

（3）利用基础地梁作为接地装置

建筑物地基的形式可分为无筋扩展基础、扩展基础、柱下条形基础、筏形、箱形基础、桩基础以及复合地基。按GB50057-94第3.2.4条、第3.3.5条、第3.4.3条、第4.4.3条规定,接地装置应在地面50cm以下,第4.3.5条还规定:防直击雷的人工接地体距建筑物出入口或人行道不应小于3m,当小于3m时水平接地体局部埋深不应小于1m或采取绝缘保护措施。建筑物基础埋深通常由基础自身高度、地面下预埋管线高度及防冻防腐蚀深度等因素决定,一般均大于0.5m。

2 电磁脉冲危害及防护

目前高楼大厦遍地矗立，十分现代化，建筑电气增添了不少的新内容，某些地区智能化建筑很多，可是在内部有些设备都运转不起来，就是运转起来也不如人意。移动通信、微波通信的发展带来微波辐射对人们身体健康危害也很大，如白内障病人增多，视网膜病变，头痛、头晕，对心脏血管均有影响。

（1）对电源污染状况及危害

① 电源污染情况

某电信枢纽大楼，采用了中央空调、风机、水泵30KW以上有100多台，为了减小变压器容量，降低各电动机的启动电流，因此选用100多台晶闸管软启动器， 虽然起动电流小，变压器容量减小了，可是对电源污染都很严重，这种整流电路结构简单，但是输入电流中含有很高的谐波分量，输入电流的5次谐波可达20％，7次谐波可达12％。由于晶闸管的快速换相，产生一定的高次谐波，可达35次以上，高次谐波对电话等通信线路产生一定的干扰。这种整流电路总的谐波电流以失真约为30％。

②电源污染的危害

a. 功率因数大为下降

b. 功率因数补偿的电力电容器由于高次谐波电流（因电容对高频是低阻抗） 而流入，导致电容器发热，以致绝缘破坏，在发生共振时还有爆炸的可能。

c. 对于变电站各种保护由于高次谐波导致过热，过压使得保护误动作，及保护性变坏，甚至高频引起振动使整个系统解列。

d. 对于显示平均值的仪表，由于高次谐波影响，误差较大，显示有效值的仪表影响不大，对电钟影响较大。

e. 对通讯、电话、计算机均有影响。

（2）空间污染状况及危害

① 空间污染状况

空间电磁场辐射情况，以上海浦东陆家嘴金融贸易区为例，在上海信息枢纽大的1层、8层、41层分别测得电磁场在空间场强值都很大，测量当时信息枢纽大楼的高压线，变电间及工业设备都未进入安装，房屋还是一个框架，这只能说明陆家嘴区存在的外界电磁环境，不能说明电信枢纽大楼本身的电磁场辐射情况，从中可看出30MHz以上，特别是电视广播、微波及移动通信在空中电磁场是很高的，高出90～100dB以上，其它城市也不会例外。

（3）对策

建筑电气设计把防止电磁污染要列上议事日程，也就是要进行电磁兼容设计，从选建筑物地址开始到施工图设计、施工监理到最后测试鉴定，主要进行电磁兼容管理，贯穿到整个设计过程。要有下述对策：①建筑物地址，离机场、电视广播电台，移动微波通讯台、军用雷达、电子对抗、高压变电站之间的距离。②厂房之间内部的电磁间距，如距离工、科、医设备厂房，计算机房、电话通讯等之间电磁防护间距。③ 架空引下线，防雷引下线，综合布线，通讯线等线间防护间距。

当前，研究出一种低价格电磁防护涂料，对电磁场防护效果可达40dB以上， 总之要求我们的电源要保持清洁，谐波电压畸变率不要超过国家标准，最好把电源电压畸变率控制在2％以下。空间电磁场分布不使人身受到伤害，电气电子设备之间能互相电磁兼容，正常、安全、稳定运行。

3 电气管线的预埋与结构布置

电气管线的敷设方式分明敷和暗敷两种。明敷是将管线安装于墙壁、顶棚的表面, 对结构影响不大,而暗敷则完全不同。暗敷中，电气管线的预埋是建筑安装工程中的重要部分。电气预埋管线的特点是根数多,平面布置复杂,特别是在墙体中的垂直预埋管线和在楼板中的水平预埋管线由于削弱了结构构件截面,对结构成一定影响,下面将从几个方面加以讨论：

（1）垂直预埋管线在结构墙体中的敷设

当垂直预埋管线埋设于在钢筋混凝土柱或者钢筋混凝土剪力墙中时,敷设方法相对简单,仅需将线路套管改为钢管,并与结构钢筋绑扎固定,防止在浇筑振捣混凝土时偏位。由于电气管线直径较小,对混凝土墙、柱影响不大,可根据需要灵活布置。

（2）水平预埋管线在结构楼板中的埋设

① 水平预埋管在预制装配式楼盖中的埋设: 预制装配式楼盖包括预制双向预应力大楼板和预制预应力空心板,通常使用的是预应力混凝土空心板。虽然按板的受力钢筋种类分有冷拔低碳钢丝、冷轧带肋钢筋等区别,但板的截面形式及受力钢筋排布形式基本相同。在预制板楼盖中布置管线需要预先向结构专业了解预制板的布置方式使管线沿预制板中圆孔或板缝布置。需要注意的是，在圆孔中布置管线时,引出凿孔要避开板受力主筋位置。

4 结论

在实际设计中，还有很多值得注意的地方。我们应该在完成本专业设计的同时，注意与其它专业的配合与协作。

参 考 文 献

[1] 吴忠智工业与民用建筑电磁兼容设计中国建筑出版社，2006

[2] 中华人民共和国行业标准.JGJ/T16-92民用建筑电气设计规范[S].北京：中国计划出版社，2009

[3] 徐晓宁.建筑电气设计基础[M].广州:华南理工大学出版社, 2007