木结构建筑电气设计关键技术研究.doc

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1、木结构建筑电气设计关键技术研究 摘要：木结构建筑是中国建筑史上最重要的建筑形式之一，其电气设计直接影响到木结构建筑的使用平安。结合木结构寺庙工程的工程实例，笔者着重对木结构电气管线敷设、木结构电气消防、木结构防雷接地等方面的电气设计关键技术进行分析和探讨。关键词：木结构建筑；管线敷设；电气消防；防雷接地中国是世界上最早使用木结构建造房屋的国家之一，在木结构的应用方面拥有数千年的历史和经验。但是，近年来由于城市开展的快速增长以及对建筑平安性有着更高的要求，钢筋混凝土及钢结构建筑的占比越来越大。同时，由于木材的高本钱和木结构设计、生产加工、施工人才的匮乏，也大大制约着木结构建筑的开展。着眼于建筑电

2、气设计来说，国内就没有专门针对木结构建筑的电气设计标准，而限于木结构本身易燃、易受潮的特点，设计时需要特别注重其管线敷设、电气消防、防雷接地等关键技术的实施方案。1木结构电气管线敷设木结构建筑电气管线敷设设计主要关注两个方面：管线的防火保护和管线隐蔽美观。管线的防火保护可以依据?建筑设计防火标准?及?木结构设计标准?标准的相关条文进行设计，而电气管线的隐蔽美观是木结构建筑效果的重要因素。木结构建筑内部的管线大致有以下2类：在顶部敷设的管线和在地面敷设的管线。在顶部敷设的管线主要包括室内照明、室内顶装空调、火灾自动报警探测器、安防监控摄像机等；在地面敷设的管线主要包括室内插座、室内落地空调、 网

3、络面板等。建筑内部的管线敷设方式大致有以下3类：顶面敷设、墙面敷设和地面敷设。每类管线敷设方式又分为明敷和暗敷。和常规的公共建筑不同的是，木结构建筑的梁、柱、楼板、墙均采用木材，特别是木结构梁和木结构柱，一般是整根的木材，因此在管线敷设时须要注意以下方面。第一，木结构柱内通常无法暗敷竖向管线。常规建筑中竖向垂直对齐的管线一般可在混凝土柱中暗敷，但木结构柱通常采用整根原木，且长度较长，在木材工厂时就无法通长钻孔，更不可能到现场开槽，因此木结构建筑内竖向管线一般采用明敷或墙内暗敷。第二，木结构竖向墙面管线暗敷时须注意横向地木伏、墙木伏及水平横木梁对管线的影响。木结构建筑中有很大一局部是古建筑或仿古

4、建筑，其地木伏、墙木伏及水平横梁一般为整个墙面，当竖向管线与之交叉时，无法通过翻弯或横向绕行避开，而只能采取在木伏、水平横梁上预留洞的方案。和木柱相比，木伏在纵向的高度较短，在木材工厂内可以对其进行预留洞，在机电安装时金属管就可以通过预留洞进行竖向的穿越，图1、图2为某寺庙建筑墙面插座管线安装示意图。配电箱至插座采用SC20热镀锌钢管，配电箱为管线起点，出配电箱后沿木结构墙中间50mm厚空腔向下敷设，穿越墙木伏、地木伏处打洞直径25mm，然后埋地敷设至插座正下方，再沿木结构墙中间50mm厚空腔向上敷设，穿越墙木伏、地木伏处打洞直径25mm。第三，注意预留管线施工空间及日后检修条件。由于电气管线

5、有可能出线老化、损坏的情况，因此设计时必须预留日后检修的条件。仍以图1、图2为例，在平面插座的位置设置过路盒，并提资木结构建筑和结构专业深化单位过路盒位置。木墙一侧的木板采用活动结构，便于日后的检修。第四，无法暗敷的管线在明敷时需要结合木结构建筑特点隐蔽敷设。由于电气管线数量较多，考虑建筑物室内的美观，电气管线一般优先采用暗敷的形式，但是，由于木结构建筑特别是古建筑、仿古建筑的特点，局部管线无法暗敷时，须与木结构建筑设计和室内设计充分沟通，尽量采用隐蔽的敷设方案。图3、图4为某寺庙建筑室内及泛光照明管线安装示意图。配电箱至室内照明及泛光照明灯具采用SC20热镀锌钢管，配电箱为管线起点，出配电箱

6、后沿木结构墙中间50mm厚空腔向上敷设，穿越墙木伏处打洞直径25mm，穿越水平横梁及檩条处打洞直径25mm，穿越至横梁上方，室内照明贴横梁反面敷设至各照明灯具，泛光照明贴檩条向外敷设至屋檐内边后翻转180至屋檐外边，穿越水平横梁及檩条处打洞直径25mm。第五，预留孔洞须定位。和装配式建筑类似，所有墙木伏、地木伏、横向木梁上的预留孔洞都须在木结构加工厂内预制，因此各预留孔洞在图纸中必须进行定位和数量标注，必要时还需要增加局部节点详图。2木结构电气消防设计根据前文提及的相关标准，总建筑面积大于1500m2的木结构公共建筑应设置火灾自动报警系统，木结构住宅建筑内应设置火灾探测与报警装置。但是，由于木

7、结构内可燃物较多，且空间一般较小，火灾开展相对较快，建议建筑面积小于等于1500m2的木结构公共建筑也设置火灾自动报警系统。当木结构建筑为锯齿形屋顶和坡度大于15的人字形屋顶，应在每个屋脊处设置一排点型探测器；当木结构建筑房间室内高度大于12m2时，应根据不同的场所在线型光束感烟探测器、管路吸气式感烟探测器、图像型感烟火灾探测器、火焰探测器中选择2种及以上火灾参数的火灾探测器。木结构建筑内最大的火灾隐患是电气火灾，因此建议设置电气火灾监控系统。对于室内高度大于12m2的空间场所以及照明线路上方无法设置其他探测器的场所，应设置具有故障电弧功能的电气火灾监控探测器。故障电弧检测技术，是通过分析被监

8、测线路上的电流信号，可以准确检测到线路上是否有串联故障电弧、并联故障电弧和接地故障电弧的发生。该技术在0.5s的时间内即可检测到线路上故障电弧的发生，可以在导线绝缘层和周围可燃物尚未燃烧前发出报警信号，有效地降低了由于接触不良、绝缘老化、机械外力等因素导致的电气火灾发生的概率。3木结构防雷接地设计对于一般的木结构建筑，设计时要先判别其是否为古建筑。古建筑的定义为现遗存的按古代传统营造的古代建筑。如果木结构建筑属于古建筑，那么其防雷设计应参照标准GB510172021?古建筑防雷工程技术标准?进行设计。在古建筑防雷设计前，应进行现场勘察，并应编写勘察报告。古建筑防雷应根据其文物价值、发生雷电事故

9、的可能和后果划分为第一级、第二级2个级别，并根据相应的级别进行防雷接地设计。如果木结构建筑不属于古建筑，那么其防雷设计应参照标准GB500572021?建筑物防雷设计标准?进行设计。根据建筑的重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为3类即一类、二类、三类防雷建筑物，并根据相应的类别进行防雷接地设计。当屋面为金属屋面时，且金属屋面的连接方式、材质等要求满足标准时，宜优先利用其屋面作为接闪器。例如木结构寺庙如果采用金属瓦片时，可以利用其金属瓦片直接作为接闪器。当屋面为非金属屋面时，采用明敷接闪器。明敷接闪器可采用接闪带或者接闪带结合避雷短针的形式。当木结构建筑外立面要求较高时，

10、可采用暗敷接闪带结合避雷短针的形式。图5为某寺庙建筑屋面防雷示意图。整个屋面的最上层为非金属材质的蝴蝶干挂瓦，无法利用其作为接闪器，故采用其下一层的满铺钢板作为暗敷接闪带，另在屋脊屋角等最高点设置避雷针，这样既满足了标准，又很好地兼顾了建筑的外立面美观。木结构建筑的防雷引下线和其他电气管线相同，均无法在木结构柱内敷设，木结构内也没有钢筋可以利用，因此木结构建筑应设置专设引下线。专设引下线优先沿木结构墙、柱等外外表明敷并应经最短路径接地；当木结构外立面要求较高时可以采用暗敷，但应选用直径不小于10mm的圆钢或截面不小于80mm2的扁钢。引下线在距室外地面上0.31.8m2处装设断接卡，并应采用绝

11、缘导管进行保护。木结构建筑一般面积比拟小，当其专设引下线数量少于10根时，应采取措施防止接触电压和跨步电压，例如在引下线3m范围内地表层敷设5cm2厚沥青层或15cm2厚砾石层。4结束语以上是笔者在木结构建筑电气设计过程中的一些心得和体会，对于一些具有特点的设计内容提出自己的设计思路，欢送各位同行的指正和批评。参考文献【1】公安部天津消防研究所.建筑设计防火标准：GB50016-20212021年版.北京：中国方案出版社，2021.【2】中国建筑西南设计研究院,四川省建筑科学研究院.木结构设计标准：GB50005-20212021年版.北京：中国建筑工业出版社，2021.【3】中国建筑科学研究院.古建筑防雷工程技术标准：GB51017-2021.北京：中国建筑工业出版社，2021.【4】中国中元国际工程公司.建筑物防雷设计标准：GB50057-2021.北京：中国方案出版社，2021.