隨著國家住宅工業(yè)化進程的加快，已有大量的預制裝配式住宅建成投入使用，本文以住宅傳統(tǒng)內(nèi)裝為基礎(chǔ)，分析了我國裝配式剪力墻住宅預制構(gòu)件中機電管線預留預埋的設(shè)計方法，并提出了對實現(xiàn)內(nèi)裝工業(yè)化的機電設(shè)計展望。

引言

預制裝配式住宅，顧名思義就是用工廠預制的構(gòu)件在現(xiàn)場裝配而成的住宅。而裝配式剪力墻住宅，是指結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件主要由鋼筋混凝土墻體來承擔的裝配式住宅。近年來，隨著國家住宅工業(yè)化進程的加快，已有大量的裝配式剪力墻住宅建成投入使用，這種建筑建造速度快、節(jié)約人力成本，并很大程度上提高了建筑質(zhì)量。

裝配式剪力墻住宅常用技術(shù)主要有：保溫裝飾一體化混凝土外墻板、預制樓梯、預制陽臺板、疊合樓板等結(jié)構(gòu)工業(yè)化技術(shù)以及整體衛(wèi)浴、整體廚房、架空地板、同層排水等內(nèi)裝工業(yè)化技術(shù)。其中內(nèi)裝工業(yè)化技術(shù)的應用很大程度受住宅交付使用形式的制約。

目前，我國住宅仍以傳統(tǒng)裝修為主，內(nèi)裝工業(yè)化技術(shù)還未全面普及推廣，因此，在預制結(jié)構(gòu)體上的預留預埋則是當下機電設(shè)計的關(guān)鍵。下面對這種形式下的裝配式剪力墻住宅機電管線預留預埋設(shè)計進行分析總結(jié)。

裝配式住宅機電管線預留預埋設(shè)計

毛坯房中電氣設(shè)備管線及采暖設(shè)備管線一般安裝到位，給排水管線只預留總管。一部分簡裝房，則是在毛坯房基礎(chǔ)上將衛(wèi)生間潔具安裝到位。在這種形式下，機電系統(tǒng)設(shè)計及管線敷設(shè)基本沿用了現(xiàn)行的常規(guī)做法：地暖、給水管線墊層敷設(shè)、排水管線異層敷設(shè)、電氣管線澆筑于結(jié)構(gòu)體內(nèi)。

裝配式住宅機電的關(guān)鍵技術(shù)就是做好預制結(jié)構(gòu)體內(nèi)管線的預留預埋。設(shè)計人員需在設(shè)計階段精確定位設(shè)備管線并與土建構(gòu)件一起生成BIM 模型提供給預制構(gòu)件廠，預制人員按照圖紙，根據(jù)統(tǒng)一的標準對各預制板、墻中的線、盒、箱、套管、洞等進行精確定位的預留預埋。

電氣管線

電線管的預留預埋在機電中占非常大的比重。對于毛坯交房的住宅，電線管基本上是澆筑在結(jié)構(gòu)體內(nèi)的：預制墻體內(nèi)的電線管及線盒，是隨結(jié)構(gòu)體在工廠內(nèi)一次性澆筑成型的；當采用疊合樓板時，水平電線管，是敷設(shè)在樓板的現(xiàn)澆疊合層內(nèi)，仍需要在現(xiàn)場濕作業(yè)完成。疊合板現(xiàn)澆層厚度的確定除考慮結(jié)構(gòu)安全外，還要考慮走線的要求，若管線敷設(shè)出現(xiàn)交叉的情況，現(xiàn)澆層的厚度至少需要80mm。

進行管線優(yōu)化布置，減少管線交叉是電氣設(shè)計的關(guān)鍵，合理的設(shè)計可減小結(jié)構(gòu)層厚度，從而降低工程造價。

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點位預留

為方便和規(guī)范構(gòu)件制作，在預制件中預留的箱體、接線盒應遵照預制件的模數(shù)，在預制構(gòu)件上準確和標準化定位。在預制墻體上設(shè)置的插座、開關(guān)、弱電設(shè)備、消防設(shè)備等需要在設(shè)計階段提前預留接線盒，這里采用標準的86型接線盒為宜。另外，疊合樓板內(nèi)的照明燈具、消防探測器等設(shè)備需要預留深型接線盒，以便與疊合樓板現(xiàn)澆層內(nèi)的管線相連接（詳見圖1），接線盒的具體位置應先由電氣專業(yè)做初步定位，再由結(jié)構(gòu)專業(yè)做精確定位。

圖1 疊合樓板內(nèi)接線盒預留做法

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點位綜合

電氣專業(yè)系統(tǒng)眾多，每個系統(tǒng)都有單獨的一套圖紙，為確保預制件中的設(shè)備點位齊全，避免在施工現(xiàn)場進行剔鑿、切割時傷及預制構(gòu)件，應將各系統(tǒng)所需的預留孔洞、預埋件綜合在一張圖紙上，方便查漏補缺的同時也便于檢查各個系統(tǒng)間的設(shè)備點位是否存在沖突、管線路徑是否重合，在設(shè)計階段能夠及時發(fā)現(xiàn)問題并將其解決。

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管線預留

設(shè)備管線應進行綜合設(shè)計，減少平面交叉，由于裝配式建筑的特殊形式，其內(nèi)部的管道綜合尤為重要。當水平管線必須暗敷時，應敷設(shè)于疊合樓板的現(xiàn)澆層內(nèi)，采用包含BIM技術(shù)在內(nèi)的多種手段開展三維管線綜合設(shè)計，避免在同一地點出現(xiàn)多根電氣管線交叉敷設(shè)的現(xiàn)象。

混凝土結(jié)構(gòu)裝配式建筑中，電氣豎向管線宜集中敷設(shè)，滿足維修更換的需要；鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑中無須穿鋼梁的豎向管線宜集中敷設(shè)，必須穿鋼梁的豎向管線宜分散敷設(shè)以確保結(jié)構(gòu)的安全性。

此外，鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑應盡量避免豎向管線穿越鋼梁及在有梁處布置需要由頂板敷設(shè)至墻面的管線。公共區(qū)域應盡量選用燈頭自帶聲光控開關(guān)的燈具，聲光警報器、應急廣播盡量選用吸頂安裝的方式，另外可通過電井內(nèi)明敷的方式減少穿鋼梁的暗埋管線。

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管線銜接

管線間的銜接十分關(guān)鍵，主要分為預制構(gòu)件之間的管線及預制構(gòu)件與現(xiàn)澆層中管線之間的銜接，若連接不好，輕則影響建筑的美觀，重則會破壞結(jié)構(gòu)的墻體以及梁板。

預制墻內(nèi)的管線與現(xiàn)澆層內(nèi)管線連接一般有向上接及向下接兩種方式。依據(jù)管線最短原則，距地面近的插座等可采用向下與現(xiàn)澆層內(nèi)管線連接；距樓面近的開關(guān)等可采用向上與現(xiàn)澆層內(nèi)管線連接的方法。需要特別注意的是，預制墻內(nèi)預埋線路與現(xiàn)澆相應線路連接時，墻面預埋盒上（下）應預留接線空間，一般為150mm( 寬)x150mm( 高)x80mm(深)， 連接后用混凝土澆筑。

對于插座、戶內(nèi)配電（線）箱等，由于管線是由設(shè)備向下敷設(shè)至本層樓板內(nèi)的現(xiàn)澆層，與現(xiàn)澆層內(nèi)的水平管線連接以確保管線之間能夠順利連接，所以通常在預制墻體下方的連接處留有管線連接孔洞，詳見圖2。

圖2 管線連接預留孔洞

對于戶內(nèi)的照明開關(guān)、公共區(qū)域的手動報警按鈕和消火栓按鈕、安全出口指示燈具等設(shè)備管線需要與上一層疊合板現(xiàn)澆層內(nèi)的水平管線連接，通常在預制墻體上方的連接處留有管線連接孔洞。

由于向上敷設(shè)管線可能需要穿結(jié)構(gòu)梁，因此預制混凝土結(jié)構(gòu)梁應提前在疊合梁中預留管線；鋼結(jié)構(gòu)梁需提前預留孔洞（預留位置不應影響結(jié)構(gòu)安全），以便于預制墻體中的豎向管線連接，詳見圖3。

圖3 管線穿梁處連接詳圖

防雷與接地

裝配式住宅的防雷等級劃分原則、防雷措施以及接地做法等與非裝配式住宅相同，且均是優(yōu)先利用鋼筋混凝土中的鋼筋作為防雷裝置，區(qū)別主要在于防雷接地的具體做法。住宅的防雷設(shè)計首先要確定防雷等級，然后采取相應的防雷措施，防雷措施又分為外部防雷措施（直擊雷、側(cè)擊雷）、內(nèi)部防雷措施（防閃電感應、防反擊以及防閃電電涌侵入和防生命危險）以及防雷擊電磁脈沖。

在防直擊雷措施方面，裝配式住宅與普通住宅相同，均是在屋頂設(shè)置接閃器，利用柱內(nèi)或剪力墻內(nèi)鋼筋作為防雷引下線，借用建筑物基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋作為接地極，其中接閃器以及接地極的做法相同，主要的差異在于防雷引下線的做法：對于鋼結(jié)構(gòu)形式的裝配式住宅，可以利用鋼結(jié)構(gòu)中的鋼柱作為防雷引下線；對于混凝土結(jié)構(gòu)的裝配式住宅，可以采用預制混凝土結(jié)構(gòu)柱或剪力墻內(nèi)滿足防雷要求的鋼筋作為防雷引下線，并確保接閃器、引下線及接地極之間通長、可靠的連接。

裝配整體式框架結(jié)構(gòu)中，框架柱的縱筋連接宜采用套筒灌漿連接；裝配式整體剪力墻結(jié)構(gòu)中，預制剪力墻豎向鋼筋的連接可根據(jù)不同部位，分別采用套筒灌漿連接、漿錨搭接連接。套筒灌漿連接與漿錨搭接連接做法大同小異，即一側(cè)柱體端部為鋼套筒，另一側(cè)柱體端部為鋼筋，鋼筋插入套筒后注漿，鋼筋與套筒之間隔著混凝土砂漿。由于鋼筋之間不連續(xù)，不能滿足電氣貫通的要求，因此，若采用實體柱內(nèi)的鋼筋作為防雷引下線，同時連接處采用套筒灌漿連接或漿錨搭接連接，則連接處需采用同等截面積的鋼筋進行跨接，以達到電氣貫通的目的，具體做法詳見圖5。

圖4 防雷跨接

在防側(cè)擊雷措施方面，裝配式住宅防側(cè)擊雷的設(shè)計難點在于均壓環(huán)和外墻上的欄桿、門窗以及太陽能熱水器、太陽能面板等較大金屬物防雷接地的做法：普通住宅一般采用結(jié)構(gòu)圈梁內(nèi)滿足防雷要求的主筋可靠連接作為均壓環(huán)；混凝土結(jié)構(gòu)裝配式住宅的結(jié)構(gòu)梁一般采用疊合梁，可以利用疊合梁（圈梁）現(xiàn)澆層中滿足防雷要求的主筋可靠連接作為均壓環(huán)；鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅的圈梁為鋼結(jié)構(gòu)且施工時均可靠連接，可以直接利用每層的鋼結(jié)構(gòu)圈梁作為均壓環(huán)。

排水管線

住宅產(chǎn)業(yè)化的要求和建筑技術(shù)的提高，使衛(wèi)生間同層排水技術(shù)得到了一定的發(fā)展。但在現(xiàn)階段毛坯房衛(wèi)生間設(shè)計基本上仍沿用了異層排水的形式。原因是毛坯房交房時衛(wèi)生潔具無法安裝到位，即使是安裝到位的簡裝房，衛(wèi)生潔具采購的也是市面上價格較便宜的產(chǎn)品，而同層排水對潔具及管道都有特殊的要求，價格也相對要高。

為減少不同形式預制板數(shù)量，節(jié)約成本，裝配式住宅衛(wèi)生間等管線較多區(qū)域一般采用現(xiàn)澆樓板，現(xiàn)場定位。當采用疊合樓板時，設(shè)計人員則要在圖紙上精確定位每一個排水管孔洞。在加工廠內(nèi)要根據(jù)準確定位的設(shè)計圖紙將每一個排水點在預制疊合板上進行留洞，在施工現(xiàn)場現(xiàn)澆層內(nèi)對照原先預留好的預留洞口，進行同樣規(guī)格的二次留洞，預留洞孔徑一般比排水管道外徑大50mm~100mm。

給水管線

毛坯房給水管的敷設(shè)方式主要有沿室內(nèi)樓板下明裝敷設(shè)、在樓（地）面的墊層內(nèi)敷設(shè)或沿墻在管槽內(nèi)敷設(shè)。

在我國北方地區(qū)，由于做地板采暖需一定厚度的墊層，所以給水管一般與采暖管一起敷設(shè)在墊層內(nèi)；南方地區(qū)則多明裝在樓板下，由住戶二次裝修時處理。接給水點的垂直管線一般均為暗裝，需在墻板上預留出至少60mmx40mm（寬x深）的墻槽，這對于預制剪力墻是很難實現(xiàn)的。

圖5

圖5為某項目一塊預制剪力墻開墻槽的設(shè)計圖，圖中兩對墻槽，左側(cè)為1.2m 高的燃氣熱水器冷熱水管預留墻槽，右側(cè)為0.55m高的洗菜盆冷熱水管預留墻槽。預制墻體厚度為200mm，墻體內(nèi)鋼筋邊距墻內(nèi)皮只有35mm 左右，如果按40mm 深預留，鋼筋只能外漏，而實際上鋼筋尚需至少15mm 的保護層，對于右側(cè)墻槽只涉及到少量鋼筋時，可局部鋼筋打彎避開，而對于左側(cè)墻槽，大量鋼筋外漏，很難處理。經(jīng)與結(jié)構(gòu)專業(yè)人員協(xié)商，留出15mm 深墻槽，管線砂漿保護層不得小于10mm，需在二次裝修時增加裝飾面厚度。要注意的是開槽位置一定要避開結(jié)構(gòu)墻連接套筒的部位，見圖6豎向鋼筋底部，套筒比鋼筋粗，無法再開槽。

圖6

在預制裝配式住宅設(shè)計中，我們應與建筑專業(yè)密切配合，通過調(diào)整房間布局，避免將給水點設(shè)在預制剪力墻上，否則不僅二次裝修時墻體加厚，占用室內(nèi)空間，還會增加預制板規(guī)格，增加造價。

供暖管線

現(xiàn)階段毛坯房供暖系統(tǒng)主要為散熱器供暖及熱水地板輻射供暖兩種方式。且管線及設(shè)備均安裝到位。

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點采用散熱器供暖

一般情況下，為保證供暖效果，散熱器宜在外墻安裝。裝配式剪力墻住宅建筑的外墻一般采用預制夾芯保溫外墻板，無法現(xiàn)場打孔，所以預制外墻上安裝的散熱器支托架螺栓，必須在工廠預留好。由于不同形式的散熱器或同一形式不同片數(shù)散熱器支托架位置都有所不同，從而增加了預制板的規(guī)格數(shù)量，基于上述原因，現(xiàn)有預制裝配式住宅很少采用散熱器供暖的方式。統(tǒng)一預制板的規(guī)格，可以使預制裝配式住宅選擇散熱器供暖形式不再受限。

在設(shè)計過程中，根據(jù)不同形式的散熱器或同一形式不同片數(shù)散熱器支托架位置，可以總結(jié)出一定的設(shè)置規(guī)律，通過適當增加預埋螺栓孔的數(shù)量，從而統(tǒng)一預制板的規(guī)格，使預制墻板標準化。

圖7

圖7為目前住宅常用三種散熱器在客廳外墻上布置圖，對于1800mm 高的柱形鋼管散熱器最少3 個，最多8 個螺栓可滿足4 片~9 片散熱器托架要求；對于銅鋁復合散熱器502 系列由于單片散熱量較大，最少3 個，最多5 個螺栓就可以滿足要求。

對于預制裝配式住宅，我們希望業(yè)主能在預制板加工前確定散熱器形式，每一種外墻我們可以按照最多散熱器數(shù)量預留螺栓，從而有效地減少了預制板數(shù)量，降低了造價。

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采用熱水地板輻射供暖

熱水地板輻射供暖從安裝方式上主要有混凝土填充式、預置溝槽保溫板及預置輕薄供暖板?；炷撂畛涫剑怯盟嗌皾{或豆石混凝土作為固定加熱管的填充層，雖未埋設(shè)在結(jié)構(gòu)層內(nèi)，但現(xiàn)場填充，仍為濕法施工，與裝配式建筑理念不符，但由于價格便宜，目前應用較多。

預置溝槽保溫板及預置輕薄供暖板均為工廠預制，按一定的模數(shù)制成板塊，現(xiàn)場拼裝。這兩種干式地暖安裝方式體現(xiàn)了裝配式建筑的節(jié)材、降低現(xiàn)場揚塵及提高安裝效率的特點，是裝配式建筑應提倡和推廣的技術(shù)。

裝配式住宅機電設(shè)計展望

近年來隨著人們對可直接入住的高品質(zhì)精裝修房的需求越來越大，內(nèi)裝工業(yè)化體系中的整體廚房、整體衛(wèi)浴、架空地板技術(shù)等也在一些示范項目中得到了應用。2010 年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)部了《CSI住宅建設(shè)技術(shù)導則》（試行），為我國工業(yè)化住宅明確了發(fā)展方向。其核心內(nèi)容之一即為“所有機電管線應與結(jié)構(gòu)體分離”。這樣不僅省去了在結(jié)構(gòu)體內(nèi)預留預埋設(shè)備管線的過程，主要使設(shè)備管線具有了可維修性和可更替性，從而延長住宅的使用壽命。借鑒日本KSI住宅經(jīng)驗，可采用的機電技術(shù)主要有：

一、電線管及通風管在吊頂內(nèi)安裝，給排水及采暖干管敷設(shè)在架空地板內(nèi)。

二、貼面墻技術(shù)。隔墻內(nèi)部空間敷設(shè)機電管線，即所謂的雙層貼面墻；外墻與室內(nèi)裝飾面層間作為機電管線敷設(shè)的空間。

三、采用排水集合器的技術(shù)。在公共空間管道井設(shè)置公用立管，室內(nèi)各衛(wèi)生器具排水橫管以一定坡度接至排水集合器再與公用立管相接；室內(nèi)采用同層排水技術(shù)。

四、施工現(xiàn)場拼裝的整體浴室技術(shù)。

五、采用預制模塊化供暖板直接鋪設(shè)于架空地板上，供暖干管敷設(shè)于架空地板下方的干式地暖技術(shù)。

在住宅工業(yè)化推進過程中，發(fā)現(xiàn)我們很難完全復制國外的先進技術(shù)。除了標準化設(shè)計及通用性部品工作滯后的原因外，還有經(jīng)濟的原因、結(jié)構(gòu)體系不同的原因等。我們需要找到一種近期可實現(xiàn)的裝配式建筑機電技術(shù)體系。

結(jié)語

“十三五”期間，全國仍有大量保障性住房需要建設(shè)，為住宅工業(yè)化的發(fā)展提供了良好契機。在現(xiàn)有的預制裝配式住宅體系下，通過利用合理的豎井布置及管線排布，降低管線占用空間高度，最大限度地在滿足管線可維修和更新的情況下降低成本，是機電設(shè)計的關(guān)鍵；配合做好預制構(gòu)件預留預埋是機電設(shè)計師的責任，如何在設(shè)計方法上引導大眾使用習慣，實現(xiàn)附合我國國情的工業(yè)化住宅體系，是廣大設(shè)計師的奮斗目標。