淺談國家圖書館改擴建工程電氣改造要點

孫海龍 / 陳 琪 / 宋大偉 / 程培新

(中國建筑設計院有限公司， 北京 100044)

1 概述

既有建筑改造工程是指將原有建筑或構筑物局部拆除，再按新的用途和要求進行建筑安裝的工程。按國內標準，公共建筑設計使用年限通常為50年。從實際使用情況來看，建筑主體結構可滿足50年及以上的使用年限，但以國內目前的工藝水準，水暖管道、電線電纜、配電箱(柜)等機電設備的使用壽命通常只有20～30年，所以上世紀80年代的既有建筑已陸續進入改造期。

2 項目簡介

國家圖書館是文化部直屬社會公益性事業單位，是一家綜合性研究圖書館，同時又是綜合性公共圖書館。國家圖書館是國家的總書庫，并集中了文獻資料信息的采編、加工、存儲及典藏等多項功能，是世界藏中文圖書(刊)最豐富的圖書館。南區(一期)工程于1987年正式開館，總建筑面積約14萬m2，由15棟單體建筑組成建筑群體。二期工程建成后，南區(一期)主要服務以科學研究型人群為主，二期以公共性服務為主。

南區(一期)工程占地7.42ha，綠地率30%?？偛貢? 300萬余冊，閱覽座位3 000位，讀者日均流量1.4萬人次，全年接待讀者約450萬人次。主館區布置在東西側及南側，行政區布置在北側，展覽廳與報告廳在東側，動力站房在西北側。外立面以白色水泥剁斧石為基座，墻面為淡藍色小面磚，配以孔雀藍琉璃瓦的大屋頂。

3 國家圖書館一期維修改造工程總體改造原則

1)本次維修改造工程的原則是：在保持原建筑結構基本不變的前提下，“外觀修繕見新，功能調配合理，陳舊設備更新，系統配置完善，節能改造見效，館藏圖書安全”。

2)通過維修改造，使建筑物外觀基本保持原有建筑風格；內部使用功能得到優化和保障；使用環境進一步舒適、環保和節能；管理進一步便捷高效；設施更加先進、安全、可靠。

3)在建筑整體格局上，維修改造要充分尊重原有建筑的風貌和結構體系。

4)該建筑自投入使用至今20多年，相比當初的設計規范，現行規范已發生很大變化。本次改造應在尊重歷史、尊重建筑現有條件的情況下，分析存在的問題，分析各系統改造的可行性，進而得出科學合理的改造方案。

5)根據圖書館事業發展，國家圖書館正在對一期、二期、古籍館的業務格局進行重新合理規劃。

4 技術難點

4.1 需執行新規范、新標準

國家圖書館設計于上世紀80年代，2011年改造時現行規范與建造時的規范相比已經發生很大變化，現場踏勘時發現多個位置采用鋁質電纜，腐蝕、老化嚴重。重新設計時需執行《民用建筑電氣設計規范》(JGJ 16-2008)、《火災自動報警系統設計規范》(GB 50116-98)、《建筑照明設計標準》(GB 50034-2004)(設計時2013版未出)、《高層民用建筑設計防火規范》(GB 50045-95)(2005年版)等現行規范。對比老規范，新規范在理念上更新很大，引入了很多新產品、新技術，電氣專業在考慮機房、管井及強弱電系統的配置情況時，必須嚴格執行新規范。

4.2 機房、電氣豎井

電氣機房及強、弱電豎井的合理設置是電氣專業整個改造過程中的基礎及關鍵，在初步設計開始前，一定要進行現場踏勘，充分了解機房、管井的設置現狀。在了解現狀的基礎上，考慮機電系統設計方案，針對建筑初步設計條件圖研究對機電系統的要求，特別是根據圖中現有機房、管道井的位置和面積分析對其進行改造的可行性，提出修改意見；提出新增加的機房和管道井的大致面積和初步位置、大型設備的吊裝孔位置和尺寸要求以及對運輸通道的要求、對建筑方案修改的其他建議等。

國家圖書館改造工程各子項內配電間設置情況尚可，每個子項基本有配置，但面積不足，需根據新規劃的配電柜數量與建筑專業協調增設面積，個別子項根據電源進線方向適當調整位置。

國家圖書館改造工程各子項的現狀電氣豎井情況不理想，僅高層建筑設有強電豎井且無弱電豎井，多層建筑則均無強、弱電豎井。按現行規范要求，所有子項均需要設置強電及弱電豎井。建筑布局調整后，既要增設強、弱電豎井，又要盡量減少對建筑功能的影響顯得較為困難。在初步設計初期階段，經過反復與建筑專業協調，結合核心筒、電梯間、樓梯間等位置設置電氣豎井的方案較為合理，可保證豎向對齊貫通。個別子項則很難做到豎向對齊，不得已進行轉換。

4.3 外部條件

電氣專業應結合本工程的實際情況，針對甲方提供的外部資料(設計任務書的要求、外部市政資料等)進行本工程適用性的復核，對于不滿足或缺少的內容，向項目經理提出文字需求意見，由項目經理向甲方索要。

林雪川表示，自己抓著黎永蘭繼續往河邊走去，在走了一段路之后，黎永蘭咬了林雪川的左大臂，林雪川于是順勢左右手一起往黎永蘭的頭上打去，黎永蘭就往后面倒下，腦部著地。

5 設計思路及實施

國家圖書館改擴建工程的設計范圍為：變配電系統、電力配電系統、照明系統、防雷接地系統、火災自動報警及消防聯動控制系統，各智能化系統由甲方另行委托設計。

5.1 照明

照明設計依據《建筑照明設計標準》(GB 50034-2004)的規定，并參考《圖書館建筑設計規范》(JGJ 38-99)表7.3.2中的規定。書庫照明是本工程照明設計的重點，設計要點如下：

1)書庫照明宜選用不出現眩光的燈具、書架上非截光型燈具照明。

2)燈具與圖書資料等易燃物的垂直距離不應小于0.5m。

3)書庫照明宜分區分架控制，書架通道照明應有單獨開關，通道兩端都有通道時應設雙控開關。

4)為提高底層書架的垂直照度，書庫地面宜采用反射系數高，無光澤的建筑材料做飾面。既可以增加地面的反射比，也不會產生反射眩光。

5)電源總開關應設于書庫外，凡采用金屬書架并在其上敷設AC 220V電源線路，安裝燈具及其開關插座的書庫，必須設置剩余電流保護裝置。

綜合書庫設計要點及書庫實際情況，改造設計中書庫照明的控制采用頂部設置照明感應器的方式控制，所有書架照明感應器位置通過現場試驗確定，要求人走進書架通道一步方可亮燈，主通道及隔壁通道人員行走不會觸發感應開關，探測器探測直徑：2m≤D≤8m，可調。后期驗收實際測試表明此控制方式表現良好，并得到了館方使用人員的肯定。

5.2 變電所

國家圖書館變電所改造于2007年，因經費有限，本著節約的原則，能利用的設備盡量利用。經與甲方協商確定高壓柜、變壓器不進行更換，低壓柜全部重新設計，拆除下來的框架、塑殼斷路器返廠認證合格后可繼續利用。

變電所作為所有子項中最后改造的項目，改造時大部分單體建筑已投入試運行。如何既保證變電所的正常施工，又保證各單體建筑的正常用電，是變電所改造的難點。經過與甲方、總包單位反復溝通，確定了3組(6臺)變壓器分3次進行改造的方案。每次只改1組(2臺)變壓器，改造此組變壓器時，需將其所帶負荷分散至另外2組變壓器。

5.3 防雷接地

本項目為修繕、改造工程，防雷、接地只能利用原建筑現有的防雷接地系統。原建筑設計時要求基礎聯結在一起。

1)現有的防雷接地測試點，初步調查共26點。

2)原有建筑接地系統為TN-C系統，這次修繕需改造為TN-S系統。

3)原有建筑屋頂避雷網，本次僅進行修繕，更換其銹蝕部分。突出屋面的所有金屬構件均應與避雷帶可靠焊接。

4)原有建筑防雷引下線因暗敷在柱子或墻內，本次修繕不做修改。

5)本次改造，變電室的高壓柜及變壓器不做改動，在變電所設置MEB。在一層外墻的室內，距頂板0.2m處，敷設40×4(mm)熱鍍錫扁銅，與原有建筑防雷接地測試點連接，形成國家圖書館整個建筑群的MEB，此處MEB與變電所的MEB聯結。同時使國家圖書館成為一個總等電位建筑。

6)建筑物強、弱電共用接地裝置，所有強、弱電接地，水、暖、電進出戶金屬管線均用WDZ-BYJF-750V-1×25mm2PC32與MEB聯結。

7)每棟建筑配電室內距地0.2m，敷設一圈40×4(mm)鍍鋅扁鋼，并連接上述MEB及配電柜下的基礎槽鋼，配電室內另設一個接地端子箱。

8)每棟建筑配電室內接地端子箱引出2～4根40×4(mm)鍍鋅扁鋼分別引至所在樓內的強、弱電豎井。

9)各層強、弱電井分別敷設一圈40×4(mm)鍍鋅扁鋼(距地0.2m,明敷)，并垂直敷設2根40×4(mm)鍍鋅扁鋼。

10)國家圖書館所有防雷接地測試點的接地電阻要求小于0.5Ω，實測不滿足要求時，從現有防雷接地測試點處引出接地端子，補打接地極。

6 結束語

改造建筑不同于新建建筑，受場地、建筑等現狀條件制約較多。良好的改造設計必須建立在充分的現場調研之上，只有充分了解現狀，才能因地制宜制定出合理的改造方案。本文列出的幾個系統僅為改造工程中眾多系統中的幾個代表，僅供同行參考，有不當處敬請諒解。

[1] 中國建筑東北設計研究院主編. 民用建筑電氣設計規范(JGJ 16-2008)[S].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[2] 國家技術監督局，中華人民共和國建設部.高層民用建筑設計防火規范(2005年版)(GB 50045-95)[S].北京：中國計劃出版社，2005.

[3] 中華人民共和國建設部，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.建筑照明設計標準(GB 50034-2004)[S].北京：中國建筑工業出版社，2005.

[4] 中國建筑西北設計研究院主編.圖書館建筑設計規范(JGJ 38-99)[S].北京：中國建筑工業出版社，1999.