建筑电气工程质量的保障体系研究

建筑电气工程质量的保障体系研究第 1 章 绪论1.1 课题背景及意义近年来，国民经济的持续发展，给建筑业的发展带来了勃勃生机，但同时也出现了一些新的问题，给人们的生活带来许多不便。部分工程不按程序办事，私雇资质等级不符合要求的设计人员及施工单位设计或承包工程。由于设计和施工人员技术水平有限，致使一些安装工程达不到规定指标的要求。因此，只有做好建筑电气安装施工各环节的质量监督工作才能确保建筑电气工程的质量。建筑工程是基本建设的主体，设计文件是工程建设的主要依据，施工质量是决定工程质量的首要环节。我国工程质量事故统计资料显示，由设计原因导致的工程质量事故占40.1；工程施工原因引起的占 29.3；其它原因（如设备材料质量问题等）引起的占30.6。可见对工程质量控制的关键在于设计质量控制。电气工程也不例外。随着电气智能化技术的迅速发展，电气工程的地位和作用越来越重要，直接关系到整个工程的质量、工期、投资和预期效果，同时涉及到的专业及领域也将会越来越多，技术更新的速度也会大幅度的加快而且更加复杂化。因此，建筑电气工程质量保障体系的研究对于整个建筑工程质量体系也是异常重要的一个环节。随着社会经济的发展和安装技术的进步，现代安装产品的施工生产已经成为多人员、多工种、多专业、多设备、高技术、现代化的综合而复杂的系统工程。要保障建筑电气工程的质量就必须应用科学方法进行管理，统筹安排施工过程，多角度、全方位地围绕电气工程质量做好准备和辅助工作。1.2 建筑电气工程的基本组成系统建筑电气一般是从市电网取得 10kv 高压电源，然后用变压器将 10kv 高压变换为220/380V 的三相四线制低压电源，再分配到各个用电负载。取得电源称为供电，将电源分配至用电负载称为配电。从取得电源到用电负载之间的线路，加上线路中间的各种分支，控制及保护装置，即组成建筑电气系统，也可称为建筑供配电系统。从电力系统的角度来看，建筑供电系统是电力系统中的一个用户；从建筑物内用电设备的角度来看，建筑供电系统是它们的电源。在建筑电气的设计中，供电系统设计是一个重要的环节，直接关系到整个建筑电气系统的可靠和用电的安全。简单来说，建筑电气系统的主要任务是从电力网引入电源，再合理地分配给各用电设备使用。用电量较小的建筑，可直接从市电低压电网或从临近建筑的变电所引入220/380V 的三相四线制低压电源。用电量较大的建筑和建筑群需从电力网引入三相三线制的高压电源（一般为 10KV），经变电所（10KV）变换为 220/380V 的三相四线制低压电源，再用导线分配至各建筑或各用电设备使用。高层建筑或大型建筑需要不止一个变电所，通常把从电力网引入的 10KV 高压电源通过配电所分配至不同地方的变电所，再变换为低压，分配给建筑内的各用电设备使用。对超高层建筑则需从电力网引入 35KV 的高压电源，通过变电站降为 10KV，在分配至不同地方的变电所降为低压后给用电设备供电。建筑电气工程按照建筑物类别可分为工业电气安装工程和民用电气工程。工业电气工程主要以输变配电工程，高、低压动力和电热及其控制系统为主，负荷大、控制保护系统复杂。通常情况下，它是配合微机自动控制和自动化仪表使用，从而达到生产工艺所要求的自动控制及检测，由于安装调试技术难度比较大，因此工程造价较高。而民用电气工程主要是以照明为主，并且配以相应的设备和动力，其优点主要是电流小，控制简单。由于目前民用电气工程随着高层建筑、商业中心和写字楼等自动化、信息化方面要求的提高且应用日益广泛，控制系统日益复杂化，施工难度也在不断增加。本文将着重对民用建筑电气工程质量保障体系进行研究，而对工业电气工程不与探究。在建筑电气系统中通常把传播信号、进行信息交换的电能统称为建筑弱电系统（电压等级通常为 24V 及以下）。所谓弱电，是针对建筑物电气的动力照明而言的。强电系统可以把电能引入建筑物，经过用电设备转换为机械能、热能和光能；而弱电系统则完成建筑物内部和内部及内部和外部间的信息传递与交换。建筑弱电是建筑电气的重要组成部分。由于弱电系统的引入，使建筑物的服务功能大大扩展，增加了建筑物与外界的信息交换能力，提高了建筑物的标准。所以总体来说建筑电气工程从等级上一般分为：强电工程和弱电工程。强弱电系统工程又分别包含自己的内容和形式：1、 建筑强电工程 建筑照明工程 建筑电气动力工程 建筑电气控制工程 建筑电气防雷接地工程2、 建筑弱电工程 电缆电视系统 综合布线系统 建筑电话通信系统 建筑电气消防系统 保安系统1.3 建筑电气工程的基本发展过程建筑电气工程的发展，是随着建筑工程的发展，电气科技的发展而同步的。尤其是随着信息技术的发展，如计算机技术、控制技术、数字技术、显示技术、网络技术以及现代通信技术的发展，使建筑电气技术实现了飞跃性发展。自改革开放以来，与国际上进行广泛的技术交流，国际上许多先进的新产品、新技术不断进入中国建筑市场，使建筑电气行业迈出了新的一步。70 年代末，建筑行业是我国大的支柱产业之一，建筑电气专业处于无标准规范、无科技期刊、无专业学会、无科研机构、无情报交流的状态，这与国家经济发展是很不相称的。建筑电气专业存在的上述问题不解决，势必要拖建筑行业的后腿。经过短短几年时间，这一情况得到了巨大的改观。大专院校先后在电气自动化专业开设与建筑电气有关的基础课程；成立了中国建筑学会建筑电气学术委员会、全国建筑电气设计技术协作及情报交流网、出版发行建筑电气杂志，部标建筑电气设计技术规程也于 83 年颁布。为建筑电气专业设计今后的发展打下了坚实的基础，成为推动建筑行业同步发展的动力。各省市也在此基础上陆续成立了相应的学术机构，为本地区的建筑电气发展和进步积极努力，通过介绍、交流建筑电气设计中的新技术，达到了培养在职广大技术人员业务提高的一条卓有成效的途径。随着改革开放的不断深入，与国际技术交往、合作愈加频繁，从 70 年代末期的南京金陵饭店首开高层建筑国内外合作设计的先例后，相继在广东、深圳、上海、北京等地陆续建设了一批高层建筑。有的是合作设计，有的则是国内设计单位独立完成。在此期间，广大设计单位纷纷感觉到建筑电气技术的发展速度之快，是我们闭关自守这么多年所始料不及的。我们可以回顾改革开放初期建筑界的形势，国家以邻近港澳的沿海城市作为改革开放的窗口，全国许多省市的建筑设计院则以在沿海特区开辟分院、公司作为了解新技术的窗口。这种举措，在当时确实起到了良好的作用，使我们进一步看到了自己的差距，也逐步了解了国外建筑电气发展的情况。通过与国外同行的交流，引进新产品、新技术用到建筑中来。促进和加快了我国的建筑电气技术的进步。经过多年的发展，随着基本建设的推进，建筑电气技术在全国范围内得到了充分的发展。尤其是改革开放三十年来，中国经济以令世界瞩目的势头持续高速发展，使建筑电气行业有了长足的进步。在这短短三十多年中，建筑电气工程的技术和产品发生了巨大的变化，许多设计的理念也随之发生了巨大的变化。例如高压系统中的高压开关柜，其最早采用的断路器为油断路器，后逐渐发展到少油断路器，不仅体积大，而且不防火。所配置的高压开关柜体积大，还必须独立设置在自己的隔间内，占用了很大的建筑面积。现在所采用的真空断路器和 SF6 断路器，不仅体积小，而且短路容量也高，柜体尺寸也比原来的柜子小了许多，由于断路器无任何油，防火性能大大提高，并且可以与其它低压设备共置一个房间内，既节省了空间，又方便了管理。低压断路器已从过去的体积大、短路容量小发展到大电流、高分断能力、体积小、性能稳定，使系统更加安全可靠，并给设计带来了方便。另外在电气设计中所采用的其他装置和设备，例如双电源互相切换的互投开关，也从传统的产品走向了专业化的生产，除了满足常规的电源切换外，还出现了能满足电子设备双电源互投，能在 14 电源周波内互投的产品，大大提高了供电的可靠性和连续性。随着建筑智能化技术的深化应用，有些设备和系统的控制，逐渐走向有专业的控制系统进行监控，并向建筑设备监控系统开放其通信协议，达到系统间的互联和互通。例如建筑物的电力自动监控系统，采用现场总线技术实现数据采集和处理，集中进行监控，达到对变配电系统的遥测、遥调、遥控和遥信，实现变配电所无人值守。系统不断进行采集和分析，提前给出必要的提示或警告，便与系统的安全运行。电力自动监控系统采用计算机技术、数据处理技术、控制技术、传感技术、通信网络技术、电力电子技术等，可基本取代传统的二次回路，具有接线简单、性能可靠、易于维护等优点。与此同时，对建筑物中第二耗能大户照明系统的节能控制也开始被普遍重视，专业的照明控制系统在许多建筑物中被广泛应用。照明控制方式由单一的定时开关控制向实时感应控制、减光控制方面发展。此外，场景控制、遥控器控制、现场控制等多种灵活的控制方式，在最大限度地实现节能的同时，还实现了照明系统的舒适性、功能性和人性化。弱电方面在 70 年代末其主要是语言通信的电话系统和简单的广播扩声系统，进入到 80年代，随着共用电视天线，火灾自动报警系统及建筑设备监控系统的应用，弱电系统的内容越来越多。尤其是进入到 90 年代中期，综合布线技术在建筑中的应用，弱电系统的设计内容从当初的几个系统逐渐扩展到十几个子系统。除此之外 80 年代末编制的建筑设计防火规范GBJl687；90 年代的民用建筑照明设计标准GBJl3390；民用建筑电气设计规范JGJ1692；工业企业照明设计标准GB50034-92；高层民用建筑设计防火规范GB5004595；供配电系统设计规范GB5005295；l0kV 及以下变电所设计规范GB5005394；低压配电设计规范GB5005495；通用用电设备配电设计规范GB5005593；建筑物防雷设计规范GB5005794 等等。为建筑电气设计提供了可遵循的依据，也为建筑电气走向规范化迈出了坚实的一步。1.4 论文的主要内容建筑电气工程是建筑物的重要组成部分，其专业性技术要求很强，涉及建设工程的使用安全和使用功能,也有引发火灾事故的可能性。如果工程质量出现问题，达不到质量标准，则将严重影响建筑物的使用。本人根据几年的工作实践，将工程中常见的一些质量问题做个简要归纳。本文将从第二章开始对建筑电气工程质量保障体系进行研究，其内容主要从设计和施工两个方面对建筑电气工程中的强弱电系统部分分项工程中影响工程质量的因素进行分析。影响强电系统工程质量因素主要包含设计违背或偏离设计规范的规定、 安全性、可信性方面不执行设计规范的现象、施工图设计深度不够、相关专业设计文件衔接不清、与其他专业在设计上相冲突的问题等一系列因素，以及施工因素对建筑电气工程质量的影响。弱电系统的工程质量体系从设计和施工来讲是相对比较复杂。目前，国家还没有颁布弱电工程施工验收规范和质量评定标准。火灾报警与自动灭火系统要请当地公安消防部门验收合格后方可投入运行；电话通信工程也应注意与当地邮电部门联系，因为建筑物内部的通信线路是整个市话网的组成部分，必须征求当地邮电部门意见。电缆电视系统要接入城市有线网，也要和当地广播电视部门联系，工程应按照有关部门的要求进行施工。施工单位还必须具备各种单项弱电工程施工资格，这是弱电工程所具有的特殊性。第 2 章 影响建筑电气工程质量的设计因素工程设计是基本建设的龙头，设计文件是工程建设的主要依据，设计质量是决定工程质量的首要环节。本人从事建筑电气工程施工现场管理工作几年来，在所负责管理项目建设过程中，发现并处理了大量工程质量问题，多与设计质量问题有关。现结合工作实践，对影响建筑电气工程质量的主要的建筑电气设计问题与对策进行讨论。2.1 设计违背或偏离设计规范的规定合格的建筑设计应满足七个质量特性规定的要求，即功能性、安全性、经济性、可信性、可实施性、适应性及时间性。设计单位本应将通过了设计评审的合格的设计文件交付施工。而实际上不少交付施工的设计文件都存在缺少或偏离质量特性要求的缺陷。1、民用建筑低压配电线路截面选择问题。由于民用建筑用电负荷绝大多数为单相负荷，三相负荷不平衡必然导致中线通过不平衡电流；随着电脑及各种家用电器设备的发展与普及，低压电网高次谐波污染日益加剧，3 次及其奇倍数谐波均构成中性电流。中线过电流并由此引发电气火灾的现象也日渐增多。为此，相关设计规范已规定“三相四线或二相三线的配电线路中，当用电负荷大部分为单相负荷时，其 N 线或 PEN 线截面不宜小于相线截面；以气体放电灯为主要负荷的回路中，N 线截面不应小于相线截面”，可见，民用建筑配电系统的干线，支干线及支线的导线截面原则上均应选择 N 或 PEN 线截面与相线截面相同。然而实际施工图中发现当前仍有为数不少的民用建筑配电设计中仍沿用 80 年代前曾采用过的作法，选用的 N 或 PEN 线截面仍为相线的 12 甚至 1413.这也是最常见的电气设计安全问题之一。2、关于变配电所位置的选择，相关设计规范都明确提出应考虑“设备吊装及运输方便”，这是保证可用性及维修性的基本要求。近年来我们负责施工的不少高层建筑工程项目，其设置在地下层的变配电所及柴油发电机房的配置多违背了这个要求。比如某高层商住楼地下变配电所及发电机房，其运输通路完全被冷水机组及地下水箱阻挡。施工安装顺序只能是先将变、配电设备及发电组安装就位后再安装冷水机组及水箱，而根本未考虑运行之后发变电设备检修、更换的运输问题；又如某高层办公综合楼地下变配电所与发机房，设置在一层某会议厅底部，地下层既未考虑必要的运输检修通道，也未设足够宽度能运进设备的门框。当我们审图发现并提出这一问题时，设计单位的解答竟然是：原设计意图是从一层会议厅处将变配电及发电设备吊装就位后再浇筑该厅地板。这种意图显然是错误的，即使不考虑土建施工可能对已就位的电气设备造成的损害，大楼投入运行后电气设备的维修更换运输是否只得撬开一层会议厅地板来解决呢！须知钢筋混凝土框架结构建筑的合理使用寿命可达 50 年以上，而变配电设备的使用寿命仅为 20 年左右或更短，定期或故障维修周期就更短了。故电气设计必须妥善考虑其运输及维修吊装通道问题。2.2 安全性、可信性方面不执行设计规范的现象同样，在我们实际施工过程中在安全性、可信性方面不执行设计规范的现象相当普遍。例如前年我本人负责的市政府大楼前花园广场（包括广场绿化庭院照明、草坪照明及广场中心声光喷泉）工程项目，设计院提交的施工电气施工图存在以下问题：未作电气保护接地及等电位联结设计；错误地采用 TN-C 低压配电系统；喷水池未按规定选用应有防护等级的电气设备及电缆。这样的设计完全违背了规范规定的安全性要求，按图施工必将留下严重的安全隐患。前几年曾在报道中看到过青岛市某喷水池曾发生数人嬉水时被电击致死的伤亡事故，正是由于设计失误，水下灯具及潜水泵漏电而又未能及时断电所致。故我方在施工前审图时及发现了上述问题，通过业主要求设计单位严格按设计规范要求修改了设计。正确的作法是：户外庭院及喷水池配电应采用局部 TT 系统或 TN-S 系统、并设置漏电保护（动作电流应不大于 30mA），而不允许采用 TN-C 制；应设置完善的接地装置，喷水池应做等电位联结设计，而不能仅靠从大楼内引出的一根 PE 干线接地；潜水泵及水下灯具应采用潜水电缆配电等一系列符合设计规范中的安全性、可信性方面的要求。2.3 施工图设计深度不够目前施工图设计深度达不到建设部建设工程设计文件编制深度规定要求的现象相当普遍，主要是设计文件可实施性方面的缺陷，将直接导致施工安装困难或错误。也可能导致可用性的欠缺。由于不按规定的深度进行必要的计算与标注、也往往造成设计文件本身出现原则错误而难于及时发现，将影响项目建成的使用功能。 1、按深度规定电力及照明系统图及相应设备材料表中应详细标明选用的电气设备及材料的型号、名称、规格参数及数量。改革开改以来，我国电工产品市场异彩纷呈，国内外各种型号规格的产品琳琅满目，国家不可能对各类电气设备及材料规定统一的型号。设计标明各种设备材料的型号规格参数便显得尤为重要，这是业主或施工单位进行设备订货及采购的依据。然而近年来电气设计文件中普遍习惯于只在系统图的设备符号旁标注该设备的型号或厂家产品编号，使设备订货无所适从，并往往造成错误。比如某项目电气照明设计，设计者在系统图断路器符号旁仅标注了“A063M 20A”，设备表中亦然，而未注明名称及详细参数，施工单位理解为 20A 普通断路器，因找不到该编号的产品而另行采购了另一种断路器。后在设备材料报验时经专业电气工程师查对，原“A063M”乃是海格公司的一种电磁式漏电断路器的产品编号，额定电流 20A，额定漏电动作电流值 30mA.可见原设计中这些回路是应设漏电保护的。但因设计标注不清而引起订货错误。只得重新采购更换。 2、又如许多电气施工图中对电缆沟只标注尺寸及走向，对电缆支架及盖板不作任何规定，或仅注明“参照 XX 图集 XX 页”，实际上国标图集中对任一种尺寸的电缆沟，其电缆支架及盖板的作法都提供了多个方案供设计时选择，设计不选定则施工方难于抉择，常按最低价方案施工。往往并不能满足实际需要，甚至可能引起结算纠纷。再如电气照明图中按规定主要房间及场所应标注照度标准值，当然也就要求设计者进行照度计算并按计算进行灯具配置。然而当前民用建筑电气照明设计中能标注照度标准值并进行照度计算的极为罕见，绝大多数是按房屋开间及功能凭经验布灯。大多偏离了国家规定的照度标准，影响使用功能。比如经本人审图的某学校电气施工图，经核算设计达到的照度值实验室和教室仅为 50701x，不及国家标准（150LX）的一半；某局综合办公大楼中办公室及会议室设计照度仅达 7080LX，计算机房仅达约 100h 左右。也不及国家规定照度标准值（分别为 150h 及 200k）的一半。2.4 相关专业设计文件衔接不清相关专业设计文件衔接不清，不按规定协调配合的问题普遍存在，极易导致施工错误。例如目前普遍利用建筑物结构钢筋作为防雷接闪器、引下线及接地与等电位联结装置，按规定应在电气施工图中标出联接点、预埋件，说明敷设方式及技术措施（如焊接要求等）；并在土建施工图中有相关的预埋件详图及相关的标注与说明。而实际上多数施工图仅在电气图中有防雷接地图，且标注与说明相当简略，土建施工图中则常无任何相关的说明与标注。这给工程施工都带来很大困难，若施工单位经验不足则极易因工种（序）配合不当而造成施工错漏。最常见的是接地钢筋网的连接点的错、漏焊和作为外引接地联结点或检测点预埋件的漏设。尤其是建筑结构转换层，因柱（墙）内主钢筋调整、防雷引下线钢筋错接错焊的情况更易发生。 2.5 与其他专业在设计上相冲突的问题又如各专业管道、线路相互碰撞、相互矛盾的问题已成了施工图中的多发病，比比皆是，举不胜举。我们负责施工的好几栋大楼的地下层（含地下车库）施工图设计，审图时都发现：给排水管道及通、排风管道与照明灯具及电气管道、电缆桥架在同一个标高或位置发生“打架”现象；多个火灾探测器被通风、排烟管道遮挡；只得修改设计后再行施工安装；再如某住宅小区由于原设计给排水与电气专业未能协调，工程竣工初验时才发现几乎每套居室内空调器安装处预留的排水管口及穿墙孔和空调电源插座分别设在外窗两侧的