1、1刍议高层建筑电气设计的问题摘 要：随着我国经济的高速发展，高层建筑数量在各大中型城市呈现出了迅猛增长的态势。高层建筑电气设计问题在保证建筑施工质量方面就显得越发重要。本文在分析高层建筑特点和电气设计原则、内容的基础上，对当代高层建筑电气设计中存在的主要问题进行了详细、深入的阐述和总结，并结合现有高层建筑设计规范提出相应解决方案与对策。 关键词：高层建筑；电气设计；规范；节能 随着我国经济的高速发展，城市化进程是越来越快，由此也带来了城市规模与人口数量的不断扩大。高层建筑因其在空间利用上的优越性出现频率与数量是越来越多，在各大中型城市呈现出快速增加的态势。高层建筑在发挥它巨大空间利优越性的同时
2、，也带来让人们不可忽视的问题，人口多、面积大、层数多、功能复杂并且对信息化的要求较高，因此高层建筑对电气的依赖性也在不断增强。电气设计成功合理与否，在很大程度上决定着高层建筑的安全性与可靠性。因此，高层建筑的电气设计问题不可小视。 1 高层建筑特点 1.1 面积大。高层建筑的一个最显著特点就是面积大，这也是它受人褒奖的主要原因之一。纵观国内外的高层建筑，几万、几十万平米的高层建筑比比皆是。如：中央电视台新台址工程，CCTV 主楼含两栋分别2为 52 层、高 234m 和 44 层、高 194m 的塔楼，并由 14 层、56m 高，重1.8 万 t 的悬臂钢结构连接，总建筑面积 47.3 万 m
3、2，号称“中国公共建筑第一单 ”。 1.2 高度大。高度大是高层建筑的另一个显著特点。由于追求建筑面积的巨大，并且还要减少占地面积，不可避免的要向高空发展。目前，国内外建筑物高度可达 400 余米。如：在山东济南由上海绿地集团与济南市合作开发建设的“绿地普利项目” ，位于济南经四纬二，总用地面积约 250 亩，规划总建筑面积约 60 万 m2，在对外的计划书中称将建设超过400m 的高楼。 2 电气设计主要内容和设备选型原则 2.1 主要内容 2.1.1 电力负荷 电力负荷是高层建筑中供电设计的主要依据参数，其计算准确与否，决定着设备的选择，以及安全可靠性。在行业内通常使用负荷密度法和需要系数
4、法。 2.1.2 供电电源及电压 高层建筑的供电可靠性问题，在电气设计中表现得尤为重要。因为所有设备与基础设施正常运行的基础就是供电，因此供电系统设计是电气设计中的重中之中。 2.2 设备选型 2.2.1 高压开关柜 现代高层建筑中变配电系统通常都设在地下层，在原则上不宜采用3油开关。具本方案原则应根高层建筑的地下层设计标准，选用真空手车式高压开关柜。 2.2.2 电力变压器 根据现代高层建筑的防火规范要求，主要楼层内应装设大容量的油浸电力变压器的。 2.2.3 变电所位置 现代高层建筑中的电力消耗量是相当的巨大，在变电所位置的选择上，应尽可能将高压负荷中心远离主要楼层。这在保障主要楼层的安全
5、具有重要意义。 3 高层建筑防雷接地合理设计 3.1 接闪带和接闪网。一般来说，高层建筑物的屋顶防直击雷，可沿屋顶周边外墙外表面或屋檐边垂直面上或其外处布设接闪带，屋顶中间设置接闪网，同时经过伸缩缝时应有补偿连接装置。屋面接闪网网格尺寸应严格按照建筑物防雷等级设置；如若暗敷，应注意埋设的深度，按照经验，一般为天面水平层下 3050mm，宜做在防水层上保温层下，埋设太深则无较好接闪效果。但对于斜屋面盖瓦的高层住宅，其接闪器布置和安装时就要注意屋檐、檐脚、屋角等靠建筑物顶外围处的接闪带是不允许暗敷的；一般来说，高层建筑也不能利用屋顶周边混凝土内的钢筋作为接闪器。虽然“新设计规范”没有明确提出高层建
6、筑不能暗敷接闪器，但建筑物防雷装置检测技术规范 （GB/T21431-2008）第5.2.2.8 条中明确指出“高层建筑物不应利用建筑物女儿墙内钢筋作为接闪器” 。 43.2 接闪杆。据“新设计规范”第 5.2.2 条和第 5.2.3 条，安装在高层建筑顶的接闪杆宜采用热镀锌圆钢或钢管，接闪端宜做成半球状，其弯曲半径为 4.812.7mm。由于时刻会受到自然界空气、风力、雨雪、太阳辐射、接闪电流的电磁力等各种危害影响，接闪杆应重点考虑风力、冰雪、雷击能量等对其荷载的影响，选用防腐抗氧化、高物理强度、耐高能量的材料，保证构件安装连接牢固，减少装置能量损耗，并定期对其安全性能进行检测，使其长期有效
7、发挥作用。 3.3 金属屋面。现代高层建筑为了美观，外墙较多采用金属或玻璃幕墙。幕墙上封口位于女儿墙外侧，属于屋顶周边，非常容易受到雷击，且幕墙与女儿墙之间的封顶金属板（多为铝制盖板）是良好的导电体，一般面积较大，故可利用作为接闪器。高层建筑要利用屋顶金属板作为接闪器，须满足：板间的连接应是持久的电气贯通；金属板无绝缘被覆层（氧化保护膜与保护油漆不属于覆盖层） 。 4 当代高层建筑电气设计存在的主要问题 4.1 消防设备供电系统没有合理的未采用专用回路供电 现代高层建筑施工过程中，存在设计施工人员将容量负荷较小的消防设备及其使用电源直接接引在非消防供电回路的情况，一旦发生火灾，在消防人员会切断
8、与消防设备无关电源的情况下，消防设备电源也会被切断，这就导致消防设备无发发挥作用，将会给人民群众生命、财产安全造成无可挽回的严重损失。 4.2 公共建筑非消防电源切断区域设置不合理 在现代高层建筑具体的设计施工过程中，设计施工人员往往对“有5关部位”概念理解不深入、不全面，导致直接将切断非消防电源的消防控制模块设在民用、常用的低压配电室楼层照明干线回路上。这种情况的出现势必会在突发性灾难发生时造成消防时断电范围过大，给高层建筑中的各楼层住户造成不必要的恐慌。 4.3 高层建筑住宅配电箱进线开关选择不合理 现代高层建筑中建筑住宅的本配电箱问题主要表现为进线开关选择不合理，通常设计施工人员会选择具
9、有短路和过载功能的断路器，这会在一定程度上增加配电级数。 5 当代高层建筑电气设计问题的主要对策 （1）针对消防设备供电系统没有合理的未采用专用回路供电问题，根据国家高层民用建筑设计规范GB50045-95（2005 年版）规定“消防用电设施应采用专用的供电回路” 。因此，现代高层建筑的消防用电设备的供电应尽可能的从配电间开始就设置专用的供电回路，通过消防用电设备的两路低压电源，由建筑物低压配电柜的两路不同电源直接接引来避免突发灾难发生的情况下，在切断民用用电系统的同时导致消防设备的无法使用。 （2）针对公共建筑非消防电源切断区域设置不合理问题，根据建筑设计防火规范 （GB50116-98）条
10、规定， “消防控制室在确认火灾发生后，首先应能切断有关部位的非消防电源” 。在火灾发生时，为扑救方便，消防人员首先在第一时间切断与消防设备无关的非消防电源，但是切断非消防电源应控制在一定的范围内。 （3）针对高层建筑住宅配电箱进线开关选择不合理问题，根据民6用建筑电气设计规范 （JGJ16-2008）规定， “自变压器二次侧至用电设备之间的低压配电级数不宜超过三级” ，主要原因是配电级数过多，可能会导致供电可靠性的大幅降低。因此，在使用放射式供电的进线配电箱，为了减少配电级数，进线开关应尽可能的采用为具有隔离功能的断路器或负荷开关。同时，住宅配电箱使用的进线开关还应该具备同时断开相线和中性线的功能，这样是为保证灾害发生时能最大限度的保障人民生命及财产的安全。 参 考 文 献 1王宇平，卢松龄.浅谈高层民用建筑的电气设计J.科技信息，2008 2商建民，商航.高层建筑电气设计的主要内容及节能原则J.科技咨询导报，2009
