在綜合布線工程中，橋架穿線是消耗人力最大、與其它工種交叉面最多的一環(huán)。由于橋架多安裝在走廊吊頂上，往往出于隱蔽空間的總體平衡考慮，給綜合布線系統(tǒng)用的橋架空間往往只能達(dá)到建筑標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的尺寸。
在工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，橋架的尺寸是否寬松會(huì)給水平雙絞線的敷設(shè)帶來極大的影響。
由于綜合布線系統(tǒng)所用橋架大多為金屬全封閉橋架，根據(jù)《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程驗(yàn)收規(guī)范》(GB50312-2007)的規(guī)定，在線槽中敷設(shè)時(shí)，線槽的截面利用率(以下簡(jiǎn)稱“截面利用率”)不應(yīng)超過50%。這一數(shù)值若直接作為橋架/線槽的設(shè)計(jì)依據(jù)，在實(shí)際穿線時(shí)容易出現(xiàn)穿線困難的現(xiàn)象。筆者認(rèn)為其原因在于以下兩點(diǎn)：
該截面利用率引自《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ/T16-92)中對(duì)控制電纜和通信電纜的條款，而該條款要求線纜在橋架中排列整齊(參見《電氣安裝工程手冊(cè)》)，這與綜合布線中水平雙絞線的排列方式不同;
為了保證水平雙絞線的高頻傳輸性能，橋架內(nèi)的水平雙絞線通常不進(jìn)行綁扎，而是順其自然的將雙絞線放在橋架中。
1、填充率的來源及計(jì)算方法
填充率為橋架內(nèi)所有電力電纜的總截面(包括外護(hù)層)與橋架的有效截面之比。它的來源可參考以下資料：
根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ/T16-92)第9.11節(jié)的規(guī)定，“在電纜橋架上可以無間距敷設(shè)電纜，電纜在橋架內(nèi)橫斷面的填充率：電力電纜不應(yīng)大于40%;控制電纜不應(yīng)大于50%。”在對(duì)應(yīng)的條文說明中，明確說明“控制、信號(hào)線路等非載流導(dǎo)體，不存在因散熱不良而損壞導(dǎo)線絕緣問題，填充率可增至50%”。該數(shù)據(jù)引自NEC法規(guī)第362-5條和日本《電氣設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第197條。(說明：這里的填充率即為截面利用率)
在《電氣安裝工程手冊(cè)》中標(biāo)明，橋架內(nèi)的線纜(電力電纜、通信電纜、控制電纜)敷設(shè)方式為平行敷設(shè)，其中電力電纜應(yīng)有適當(dāng)?shù)拈g距。因此可以認(rèn)為控制電纜、信號(hào)電纜在橋架中的截面利用率為50%是指平行敷設(shè)(排整齊)時(shí)的數(shù)據(jù)。
在《鋼制電纜橋架工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(CECS31-91)的條文說明中，提供了關(guān)于托盤、梯架的發(fā)展裕量：根據(jù)《電纜托架設(shè)計(jì)導(dǎo)則》(美C.J.kalupa)：“電纜托架內(nèi)要為以后增加電纜或?yàn)檎谠O(shè)計(jì)中的托架進(jìn)行擴(kuò)充留出足夠的備用空位。一般留10%～25%備用空位是合適的”。因此，選用托盤、梯架橫截面積的公式為：
SD=n1"π"d12/4+n2"π"d22/4+……+nn"π"dn2/4(mm2)
S=K"SD/η(3.2.1)式中SD——電纜總截面積(mm2);
n1、n2…nn——同型號(hào)規(guī)格電纜根數(shù);
d1、d2…dn——同型號(hào)規(guī)格電纜直徑(mm);S——托盤、梯架橫截面積(mm2);
K——裕量系數(shù)，取1.10～1.25;
η——填充率(%)。
由《鋼制電纜橋架工程設(shè)計(jì)規(guī)范》提供的計(jì)算公式可以看出，目前國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的截面利用率實(shí)為K/η，即考慮了一定預(yù)留裕量的比例參數(shù)。
2、水平雙絞線的傳輸性能及對(duì)敷設(shè)的要求
水平雙絞線屬于高頻傳輸線纜，按照《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程驗(yàn)收規(guī)范》GB/T50312-2000的要求，橋架中的水平雙絞線可以不進(jìn)行綁扎，其原因如下：
水平雙絞線的絞距都是經(jīng)過反復(fù)計(jì)算和試驗(yàn)而得出的，如果綁扎過緊，會(huì)使絞距變形，組成傳輸參數(shù)變化，引起傳輸性能劣化;
水平雙絞線中共分4個(gè)線對(duì)(分別用籃、橙、綠、棕四色標(biāo)識(shí))，每個(gè)線對(duì)之間的絞距各不相同，以此達(dá)到抵御線對(duì)間電磁干擾(近端串?dāng)_和遠(yuǎn)端串?dāng)_)的目的。但同型號(hào)的水平雙絞線中的4個(gè)線對(duì)只可能采用4個(gè)不同的絞距，即每個(gè)線對(duì)使用1個(gè)絞距。這樣，在同一工程中所敷設(shè)的多根水平雙絞線中同色線對(duì)的絞距完全相同，也就是說這些線對(duì)之間的串?dāng)_(線間串?dāng)_)無法抑制，如果雙絞線完全平行，則線間串?dāng)_將會(huì)增大。這一點(diǎn)，在2002年頒布的計(jì)算機(jī)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)(IEEE802.3-2002)中也有敘述。
在綜合布線系統(tǒng)工程中，由于水平雙絞線平行時(shí)會(huì)引入線間干擾(即一根雙絞線中同色線對(duì)發(fā)出的電磁波干擾相鄰雙絞線中同色線對(duì)，由于同色線對(duì)的絞距完全相同，因此這種干擾很難抵消)，故綜合布線系統(tǒng)不希望水平雙絞線在橋架中出現(xiàn)完全平行的現(xiàn)象，因此雙絞線在水平橋架中通常采用散放的敷設(shè)方式。
3、綜合布線系統(tǒng)工程實(shí)際敷設(shè)情況概述
在綜合布線系統(tǒng)穿線時(shí)，為了最大限度的節(jié)省線纜和工作時(shí)間，通常水平雙絞線是從工作區(qū)向配線間敷設(shè)，且每次穿線的數(shù)量多為24根以內(nèi)。這樣在橋架內(nèi)，水平雙絞線會(huì)十分混亂，甚至出現(xiàn)線纜層層疊疊絞在一起的現(xiàn)象，造成雙絞線之間形成雜亂無章的空洞。這時(shí)，若用力壓線纜，可以空出部分橋架的空間，可以想象線纜在橋架中的松散會(huì)造成截面利用率的明顯下降(特別是在橋架的轉(zhuǎn)彎處)。
如果在同一個(gè)水平橋架中敷設(shè)數(shù)百根雙絞線，其橋架內(nèi)的雙絞線根本不可能移動(dòng)，也很難從中抽出任何一根雙絞線：這些線纜完全是扭絞在一起，成為難舍難分的一個(gè)松散聯(lián)合體。
應(yīng)該說明的是，橋架內(nèi)的線纜敷設(shè)有兩種方式：一是將線纜沿橋架拉到位后，用手托入橋架;二是直接在橋架內(nèi)拉雙絞線?？梢姡罢呖梢允箻蚣軆?nèi)的雙絞線整齊些，但施工難度很高;后者施工難度低，但加劇了橋架內(nèi)線纜的不整齊程度，即填充率會(huì)明顯低于前者。由于雙絞線抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)高于國(guó)產(chǎn)電話線，因此采用后一種施工方法的施工人員明顯居多。
4、橋架內(nèi)水平雙絞線的截面利用率的計(jì)算
在計(jì)算前，先假定水平雙絞線的排列呈方型結(jié)構(gòu)。雖然蜂窩狀結(jié)構(gòu)的敷設(shè)密度更高，但由于水平雙絞線在施工時(shí)不允許平行排列，因此雙絞線不可能正好嵌入其它雙絞線的縫隙之中，即不可能形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)。即使采用方型結(jié)構(gòu)，仍然是為了計(jì)算方便而選取的最高密度結(jié)構(gòu)。
水平雙絞線的線纜外層通常為圓型，如果要將線纜排列呈方型，則線纜之間必然有部分空間。從計(jì)算可得：在線纜呈方型排列時(shí)，最高的截面利用率為：
其中：d為線纜外徑。
若取預(yù)留系數(shù)為10～25%，則橋架中雙絞線的最大總截面積為63%～71%，由此可見50%的截面利用率已基本接近線纜完全平行時(shí)的情況(允許線纜散亂造成的浪費(fèi)空間為20%)。
5、橋架敷設(shè)線纜試驗(yàn)
然而，為了保證高頻傳輸性能，水平雙絞線已不可能采用完全平行的敷設(shè)方式，即不可能出現(xiàn)方型布局結(jié)構(gòu)，即實(shí)際的填充率必然大大低于63%～71%。那么是否會(huì)低于50%？者一點(diǎn)已經(jīng)不可能用理論算出，為此筆者使用雙絞線進(jìn)行了一次測(cè)試試驗(yàn)：
試驗(yàn)方法：取若干根雙絞線成束散放在橋架中，以雙絞線的散放平面略高于橋架上平面，但可以輕松蓋上橋架蓋子為該橋架中可以容納的雙絞線基準(zhǔn)數(shù)量。
試驗(yàn)過程:橋架尺寸：110×120mm;
雙絞線外徑：6mm;
填充率為33%時(shí)的手感：有剩余空間;
填充率為33%時(shí)填充率為40%時(shí)的手感：有少量剩余空間，要蓋上橋架蓋子沒有問題;
填充率為40%時(shí)填充率為50%時(shí)的手感：要蓋上橋架的蓋子得用力壓線;
填充率為50%時(shí)
試驗(yàn)體會(huì)：線纜達(dá)到40%時(shí)，難以在橋架中撥動(dòng)線纜;達(dá)到50%時(shí)，要想蓋上2米長(zhǎng)的蓋子得幾個(gè)人同時(shí)用力壓線，這時(shí)要想做到線纜不變形可能有困難。
6、集成商投標(biāo)書中選取的填充率
通過對(duì)1997年以來從網(wǎng)上可以收集到的投標(biāo)書進(jìn)行分析，綜合布線系統(tǒng)集成商在投標(biāo)書中描述對(duì)橋架的要求，其中截面利用率一值常有以下2組數(shù)據(jù)：
多數(shù)集成商的描述方式為：“橋架內(nèi)截面積應(yīng)大于線纜截面積之和的3倍”，即截面利用率定為33%;
部分集成商的描述方式為：線纜截面積不應(yīng)大于橋架內(nèi)截面積的52%或1/(1.8～2.0)，而52%剛好為63%的截面利用率下浮20%。
7、工程體會(huì)
在工程實(shí)踐中，筆者在布線工程的橋架設(shè)計(jì)時(shí)，截面利用率通常都定義為33%(為了計(jì)算方便)，經(jīng)過大量工程驗(yàn)證，采用該數(shù)值的橋架完全能夠確保在施工中不會(huì)出現(xiàn)橋架上蓋蓋不緊的現(xiàn)象，并還能夠具有一定容量的冗余，即具有增加少量其它弱電線纜的能力。
同時(shí)，筆者也遇到過截面利用率為50%的橋架，此時(shí)出現(xiàn)過線纜放如橋架后，蓋橋架蓋子困難的現(xiàn)象，特別是在彎角處。
得到的體會(huì)為：在建筑標(biāo)準(zhǔn)中，通常規(guī)定橋架的內(nèi)截面面積不小于線纜截面積之和的一倍，事實(shí)上這個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)于電源電纜是適合的，而對(duì)綜合布線系統(tǒng)的線纜往往顯得小了一些。
8、結(jié)論
在《鋼制電纜橋架工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(CECS31-91)中，提出過控制電纜的實(shí)際截面利用率可定為40%～50%，如果將綜合布線系統(tǒng)的截面利用率設(shè)定在40%以下，應(yīng)該可以兼顧橋架穿線施工難度與造價(jià)之間的關(guān)系。
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