电气管线敷设的抗震分析

王 赤 峰

(华东建筑设计研究院有限公司, 上海 200063)

0 引 言

根据GB 50054—2011《低压配电设计规范》对绝缘导线、电缆、软电线等线路敷设的规定,一般线路敷设方式可为借助于导管、电缆槽盒、电缆托盘、电缆梯架、电缆支架敷设或直接敷设。GB 50981—2014《建筑机电工程抗震设计规范》第7.1一般规定的要求,内径不小于60 mm的电气配管及重力不小于150 N/m的电缆梯架、电缆槽盒、母线槽均应进行抗震设防。

由于做抗震支吊架对建造成本有所增加。为避免不必要的浪费,在电气设计中要将是否需要设置抗震支吊架作为设计的一个影响因素。本文分别就配管和电缆槽盒等敷设方式分别讨论,给出合理化解决方案。

1 电气配管设计

民用建筑工程普遍采用的电气配管按敷设方式可分为焊接钢管SC、普通碳素钢电线套管MT、套接扣压式薄壁钢管KBG、套接紧定式钢管JDG、聚氯乙烯硬质电线管PC、聚氯乙烯半硬质电线管FPC、可弯曲金属管KJG等。

抗震规范规范要求内径不小于60 mm的电气配管需要进行抗震设防,这个要求对设计产生了一定的困扰。首先,按GB/T 1047—2005《管道元件DN(公称尺寸)的定义和选用》,并未有60一档的规定;其次,一般设计人员在设计中标注的公称尺寸也并非指定内径;另外,即使指定内径,由于国标中大部分管道公称尺寸仍以外径表示,再根据管道材质和用途的不同,采用不同的壁厚,难以确定统一的内径(如果引入美标、英标、日标则由于度量的关系更加剧了混乱)。基于以上原因,考虑到上述情况及国标图集对于管径的设定值,在工程实际应用中建议尽量标注公称尺寸小于等于50 mm管径的电气配管。

2 管线抗震设计策略

在工程设计中,这种40 mm管径以上的线缆采用较大口径穿管一般为机房内配电箱至风机穿管、电缆托盘分支线路至配电箱这两种敷设情况,敷设弯头一般为一个。根据国标图集,线路敷设30 m以内且仅为一个弯曲时,管内径不小于电缆外径的2倍,因此,对于50 mm管径其内部敷设线路不宜大于16 mm,查询国标图集《建筑电气常用数据》,除塑料管敷设方式外,电线最大可用规格为5×35 mm2,电缆最大可用规格为5×16 mm2。

因此,为规避不必要的管线抗震设计,建议电线电缆所穿导管最大规格管径控制在50 mm,电线敷设时,最大规格采用5×35 mm2;电缆敷设时控制在一个弯曲,穿钢质导管敷设时最大采用5×16 mm2、穿塑料管敷设时最大采用5×10 mm2。

当线路集束敷设时,工程设计通常使用电缆槽盒和电缆托盘作为线路敷设的载体。电缆槽盒和电缆托盘根据材质可分为热浸镀锌型、不锈钢、节能耐腐蚀钢制型、塑料合金型等。

根据重力公式G(重力)=m(质量)g(重力系数),按抗震规范要求,重力150 N/m以下的电缆槽盒无需设防,重力系数g取值9.8 N/kg,经计算转化为质量要求则表述为:质量为15.3 kg/m以下的电缆槽盒和电缆托盘无需抗震设防。考虑到实际工程中,电缆槽盒和电缆托盘是作为电线电缆的载体存在,因此,在计算质量时应考虑在规范允许范围内电缆槽盒和电缆托盘及其内部电线电缆的总质量。

3 管线抗震设计实践

电缆槽盒和电缆托盘所承载的电缆数量按国标图集《建筑电气常用数据》各规格对应的最大规范允许数量计算,如100×50 mm2的槽盒可容纳227根1.5 mm2或48根16 mm2截面控制电缆。由于在工程设计中,采用控制电缆主要应用与火灾自动报警及联动控制系统,线缆多采用阻燃型及阻燃耐火型。因此,我们以100×50 mm2规格的电缆槽盒容纳的铜芯辐照交联聚乙烯绝缘低烟无卤控制电缆质量计算为例。

经计算,大截面线缆比小截面线缆的计算值更大,基于工程简化考虑,以可容纳的大截面线缆数据导出的计算数据作为控制指标。

需要采集的信息为各类型电缆槽盒和电缆托盘的单位长度质量、各规格电线电缆截面积及单位长度质量,经查询及调研多个厂商,给出以下参考信息,控制线缆敷设于电缆槽盒如表1所示,配电线缆敷设于电缆槽盒如表2所示,配电线缆敷设于电缆托盘如表3所示。

表1 控制线缆敷设于电缆槽盒

表2 配电线缆敷设于电缆槽盒

表3 配电线缆敷设于电缆托盘

以上最小规格的基本结构参数为200×100 mm2。

4 设计策略

4.1 在地下室照明的应用策略

地下室照明主要为车库照明,为保证照明灯具安装平直、美观,在实际设计过程中往往应用到线槽灯,即把灯具安装在线槽下。该安装方式适合于”配电线缆敷设于电缆槽盒”,考虑到防火分区的回路数,最多每个防火分区不会超过35个回路,因此线路在100根左右,采用100×50 mm2的电缆槽盒。按以上分析,该安装方式无需设置抗震支架。

4.2 在消防报警及联动控制管线的敷设策略

消防报警需要电源线、信号线、联动控制线等,在大中型建筑中会有很多。在消控中心一般要采用600×150 mm2的电缆槽盒,按以上分析,该安装方式必须设置抗震支架。但在消控中心外,可以把桥架在不同方向进行拆分,将电缆槽盒控制在100×60 mm2以下就可以有效的控制抗震支架的使用量。

4.3 标准层电力桥架敷设策略

对于高层和超高层的建筑,防火分区的面积受规范约束,因此配电间所带的负荷有限,对于办公性质的建筑,一般分为若干间小房间,或采用大开间办公。

如为小房间类型,则电缆桥架主要把电缆分配给几个房间使用,在配电间外,一般电力桥架分为两个方向,按实际工程需要,每个方向最多不过6根电缆。完全可以采用150×80 mm2的电缆桥架敷设配电,这样,该电缆桥架就不需要设置抗震支架。

如为大开间类型,则大多采用电缆槽盒将照明,和插座电源配至每个工位。在设计时,我们注意控制电缆槽盒尺寸不超过150×80 mm2即可无需设置抗震支架。

4.4 楼层综合布线敷设策略

同电力敷设,综合布线在楼层也存在敷设是否选用抗震支架问题。根据分析,综合布线电缆槽盒控制在100×60 mm2即可无需设置抗震支架。我们可以在弱电间电缆槽盒外分配几个之路,每个之路的回路不超过20根,即可满足要求。

4.5 智能化系统电缆槽盒敷设策略

智能化系统往往作为专项设计,电气专业在智能化专项设计阶段尚未开展时,主要对建筑物机房和主要通道进行设计,在通道设计中必然会对电缆槽盒的规格和走向进行约束,通常来说,智能化系统中所包含的建筑设备自动化系统、能效管理系统、智能照明系统等所采用的通讯线一般为光纤或总线,其用量不大,在确保系统无干扰的情况下合并设置智能化线槽,根据工程实践,该线槽不会超过100×50 mm2,完全无需设置抗震支架。

4.6 其他区域应用

根据以上原则,我们在建筑物其他区域应用时,在大部分末端位置均可考虑进行限制或进行合理拆分来规避抗震支架的使用。这样可以在很大程度上减低工程安装成本。

5 结 语

在抗震支架的使用上,我们要遵循安全与效益并重的原则,在确保安全的前提下,通过合理的设计,减少工程造价。