第一章 绪 论。
1.1 本课题的研究目的及意义。
改革开放，加速了中国经济和科技的发展，同时促进人们对城市住宅区的开发力度。自从上世纪七八十年代以来，对于城市的住宅区的开发有了快速发展。住宅小区的高层、密集等特征已经成为现在小区建设的主要特点[1].对于居住者来说小区环境优美，设施齐全，交通方便等成为它们购房的前提。随着经济和科技的快速发展，人们生活水平的不断提高，推动了家用电器的发展[2].因此，对住宅小区供配电要求也逐步提高。供配电设施一定要有超前意识以及能够不断适应社会发展的新形势。文明城及文明小区的创建对小区供配电设施要求非常高，例如供配电设施要遵循科学规范、合理布局的原则；对于供配电设施还需要维护小区形象、美化城市。否则，供配电设施会造成重复建设，浪费了资金与资源，不符合当今节约型社会的建设要求，还对居住的用户在生活上造成严重影响。因此，对高层供配电系统设计很有现实意义及应用价值[3].
对研究供配电技术进行研究，就是对电力的分配和供应进行研究。电力是现代文明的物质技术基础。电力作为最主要的能源与动力，像现代工业生产、企事业单位及民用住宅等都离不开电力[4].国民经济的现代化离不开电力。当今网络化、信息化的发展都需要在电气化的基础上，万一供电中断，将会给这些用电部门带来严重的经济损失，同时造成不好的影响。对于保证正常的生活、工作、学习，做好供配电将具有十分重要的意义。对于供配电的设计主要包含以下内容：负荷计算和主变压器选择；确定变电所位置；电气主接线的选择；拟定供配电系统；计算短路电流；线路及设备的选择计算；继电保护的设计和整定；自动装置的设置。
供配电系统设计首先需要考虑的是供电的可靠性，同时还要保证电能质量。在保证供配电以及电能质量的同时，尽量确保供配电系统的方便性和灵活性。对于供配电系统设计，还需要考虑供配电系统的经济性以及后期扩建的可能性。
设计人员对供配电系统的设计，必须对供配电系统进行全方位的考虑。首先，在符合国家供配电设计规范的前提下，提出一套良好可行的供配电设计方案。该系统设计方案首先得满足甲方的要求及具体工程的特点，供配电系统应用在什么条件下以及所处的地区。同时还要考虑工程用电容量，负荷等级等。对于供配电系统的设计，在保证供配电系统用电安全可靠的同时，还应该保证该系统具有扩展的可能性。设计中用到的产品应该符合现行的有关标准和规范，而且应尽可能选择性能先进，节能低耗的电气产品。
人口的逐年增长以及土地资源有限，导致高层住宅逐渐增多。社会的现代化建设，使得住宅小区智能化逐步上升。任何事情都有两面性，智能化的提升也带来了很多隐患，这些隐患会危及到住户的财产与生命。为了消除或者降低这种隐患，做好高层住宅防雷接地系统的设计是极其重要的。从古至今，很多自然灾难都是雷电造成的，对国家造成了巨大的经济损失。对于防雷设计，它是相当复杂，设计人员首先要从负载的耐受性开始考虑。对于防雷系统设计，依靠一、两种防雷设施来防止各种雷电侵害是很难做到的。对于防雷系统设计的工作人员来说，首先要对雷电入侵途径要非常清楚，还要考虑到哪些因素会带来雷电侵害。为了将雷害减少到最低限度，需要采用综合防治--接闪、均压、屏蔽、接地、分流（保护）。避雷防护最重要的环节是接地，无论什么形式的雷，比如直击雷或者感应雷，归根结底都是接地装置将雷电流泄入大地。因而，对于防雷设计来说，接地装置的选择非常重要。接地电阻大小的选择相当重要，电阻越小，由雷电产生的电流散流就越快，可以在很短的时间内减少保持在被雷击到的物体高电位，雷电造成的危险性也就会越小。为了减少电位差造成的危害，必须要进行等电位连接。那么何为等电位连接，就是将住宅区内某些金属物品连接起来，比如要将煤气管道、接地系统、还有供配电系统的零线等比例连接成为一个良好的等电位体。
对于受过高等教育的人来说，大学生宿舍是其人生重要阶段的主要栖所，大学生宿舍环境的好坏会影响每一位大学生的生活与学习。相比较现在，以前很多学生一心只想要考上大学，能够成功进入大学学习和生活已经拥有了巨大成就和满足，没有过多的在乎自己在大学校园里所居住的地方[5].对于他们而言，只要一张可以供自己睡觉的床以及有安静地方供自己学习就行。
前些年，很多建筑设计人员很少对学生宿舍有过过多关注，但最近，随着社会全方面的进行深化改革，作为高校后勤社会化改革的突破口，学生宿舍越来越受到很多业内人士的关注。对于学生宿舍，它的类型既属于居住建筑，又属于公共建筑。
根据教育部的指示精神，很多高校对外招生人数逐年增加，随着人数增加，带来了一系列问题，其中主要的是解决学生住宿问题。一个良好的住宿环境可以为学生们带来很多好处。根据社会全面发展的需求，需要高校能够为学生提供足够多的宿舍，保证满足学校对学生扩招的需求。现在最主要、也是急需要解决的问题是在提高学生生活质量的同时还需要兼顾宿舍的建设质量。宿舍的结构可能会对学生的心理和性格造成严重影响。对于那些既单调又传统的学生宿舍而言，很容易对长期住在里边的学生心理发育带来很不好的影响。这些影响是在无形当中出现的，据统计这些单调的学生宿舍，会使学生性格孤僻，不善于交流，甚至会使他们走上犯罪的道路。要想很好的解决这些情况，还需要进行深入的研究。
伴随着社会化的深入改革，新建设的学生公寓也呈现出多样化的特点。相比较以前的学生公寓，现在学生公寓是通过各种渠道集资建设而成的，不再像以前那样采取免费居住模式，而是对学生采取有偿居住的形式。现在的学生宿舍也不再和以前一样仅仅具备"寝室"这个单一功能。相比较过去学生，现在学生对新宿舍提出了很多新的要求。面对学生宿舍发展趋势的多样化，对学生宿舍的研究非常迫切。
相较于公共建筑，学生宿舍形式过于单一，在影响力方面明显不能和其它公共建筑相比。作为居住型建筑，它又不能吸引人们的关注。总之，目前在对学生宿舍建设方面的研究还很肤浅。
西方发达国家在学生宿舍方面的研究明显比国内要早。在社会化程度上，西方以及美国学生宿舍要比我国要求高的多。它们对于学生宿舍的建设研究上有很多是值得国内学习，比如在以人为本，多功能宿舍，以及在公共交往的空间上等都值得参考。
国内对于高校学生宿舍的研究相对较晚，这主要是由本国的基本国情导致的，因为我国正处于并将长时间处在社会发展的初级阶段[6].虽然关于学生宿舍建设与管理方面的文章很多，但对于学生宿舍未来发展方面的研究性文章却少的可怜。
各大高校对学生进行扩招，使得原先学校宿舍不能满足人数需求。各大高校开始建设宿舍，但出现一个问题，大范围建设宿舍造成各大高校用地紧张，因而很多高校把学生宿舍楼建成高层，这种方法有效解决了因扩招带来的公寓面积不足的问题。对于高层学生公寓，它有很多优点[7]:（1）它能在有限的土地面积上，提高建筑容积率，为学生提供更多的住宿空间；（2）走廊面积得到了减少，增加了学生交流的空间；（3）在平面布局方面，它提高了灵活性，可以塑造别具匠心的学生公寓形象，形成建筑制高点。
1.2 高层建筑电气设计的研究现状。
建国初期，"建筑电气"还是一个全新的概念，但建筑电气还没有明确的定义，对建筑电气里边的具体内容一知半解[8].对于建筑电气这个专业，很多学校没有开设，与建筑电气专业相关的书籍也很少。但自从改革开放以来，中国经济快速发展，使得人们生活水平大幅度提高，在国民经济中，建筑行业扮演着重要角色。最近几年，全国建立起很多新的设计院，与此同时，在经济发达的东部沿海地区也建立了很多建筑设计院分院[9].面对国内理论水平有限，以及许多建筑设计院因业务发展需要和提高建筑水平的情况下，国内建筑业很多专业人士选择到国外调研。通过实地调研，对国外在建筑电气方面的发展有了深一层次的了解，也发现国内在建筑电气方面严重落后于西方发达国家。通过这次调研，也进一步带动了国内在建筑电气这一领域的发展。
为了促进国内在该领域的快速发展，积极与西方国家权威机构进行交流与学习。通过不断地努力与学习，我们也在建筑电气这方面研制出了一定的理论成果，也研制出了一些新产品，这些成果在工程应用中效果非常好。这一系列的研究成果表明，中国在建筑电气设计道路上的前景是光明的。对于国内建筑电气设计人员来说，虽然我国在这行业有了很大的进步，但是建筑电气设计缺乏标准规范，这一问题严重制约了建筑电气在国内的发展[10].对于各设计院，他们缺乏交流，不能经常交换思想和相互讨论，这一现象使得建筑电气行业不能够及时适应社会发展的需要。国家提出了一系列的举措，对于建筑电气专业理论研究方面，投入了大量人才，对于高校，加设了建筑电气这门专业。通过这些举措，我们有理由相信在不久的将来，会培养出大量在建筑电气方面的研究性人才。与此同时，为了改善国内建筑电气施工无规范遵循的情况下，通过慢慢摸索，国内专业人士对建筑电气制定出一系列施工规范和设计原则[11].这些规范与设计原则不是一成不变的，它会随着这一领域的发展做出相应的变化与修改。规范的设立以及设计原则的建立，使得我国在这一领域内迈出了坚实的一步。
虽然近几年我国加大了对建筑电气行业的投入，也取得不同程度的发展，但和发达的西方国家相比仍需要继续的发展进步。建筑电气设计方式和维护管理工作不好时，不利于人们劳动或者其他活动的视觉工作。建筑场所对照明要求也相当严格，设计好的话，会减少照明能量的浪费，设计不好，既浪费电力资源，又达不到照明要求。
我国现代化建设的发展受资源影响，资源短缺会严重阻碍我国的社会发展。我国各行各业对节能非常重视，在满足需求时，把节能放在首要位置。对于电气设计人员，在进行建筑电气设计过程中，应该充分发挥电气设施能否有效以及充分考虑到电气设备的管理与维护问题。作为一名建筑电气设计人员，应该全心全意为现代化作出应有的贡献，为国家节省能源，节约每一度电，这是每一位工作人员最基本的职业素养。设计工作者在建筑物达到照明条件要求下，应该遵循建筑标准，尽其所能的减少建筑面积的照明用量。对于企业，照明有利于其生产效率的提高，这一现象受到了工厂的高度重视，他们正在一步一步替换耗能低、照明度高的灯具。
建筑技术涉及很多其它领域，它的发展也推动了相关技术的发展，如电气科技，信息技术，还包含现代通信等。对于数字技术、还有显示技术、控制技术等技术的快速发展也会促进建筑电气的发展[12].上世纪七八十年代以来，不断的与先进国家在建筑电气技术上进行广泛交流，积极引进国外的先进技术及先进产品，使我国在建筑电气领域迈出了新台阶。
1980 年以来，不仅在中国，全世界都在兴建智能建筑。对于建筑电机也向智能化方向进行设计与开发。根据一份调查显示，结果很让人失望，中国因无故障运行率、智能系统开通率都和原来设想有很大差距，这使中国人民十分伤心，缺乏各个层次的施工建设、运行管理、智能建筑设计的专业化人才是造成这些问题的主要原因。对于建筑的智能化，需要多门学科交汇与融合，比如自动化学科，通信网络学科等。对于智能型建筑，需要软硬件相结合才能使建筑智能化[13].
电气安全，节约能源，保护环境，大胆创新是中国建筑电气的主题，从主题可以看出中国建筑电气涉及很多方面，在建筑电气设计要坚持绿色照明，确保电能质量，要节约用电，还要大胆对电气设计技术进行创新。
1.3 工程概况及设计依据。
1.3.1 工程概况。
1.最近几年来，各高校在社会化改革推进过程中，采用了一种适合自己新的管理模式。全国各地高校通过多种渠道，充分利用社会资金，使用社会化方法，在学校附近新建了很多高层大学生公寓，这些公寓供一所或者好几所高校学生使用。这种方式使得学生的生活环境和学习条件都得到很大改善，受到全国各地老师学生的欢迎。
现在的高层公寓或居室内配置不仅能满足基本生活需求，还拥有诸多先进设备，大大改善学生生活质量，也极大迎合了社会发展的需求[14].先进的高层公寓设有热水淋浴设施，室内预留空调插座，高层内也具有备用电话、电脑和电视以及高速网络终端，为了学生吃饭方便高层公寓还设有食堂，超市等。
本次设计的是一个集生活与住宅为一个整体的一栋综合性的高层建筑--高层大学生公寓楼。它建筑面积大约为 20000 平方米，分为地上十六层，地下二层；共分为两个区，其中一个为住宅区，另一个为生活区。生活区位于高层的地下二层到地上二层，其余剩下的楼层为住宅区，其中，地下二层包括：水处理间、风机房等。
地下一层包括：水泵房、配电室等。
地上一层包括：一个弱电机房、一个消防控制室、一个值班室，超市也位于这层。
地上二层包括：食堂（操作间及餐厅）。
地上三层到十五层：学生公寓。
地上十六层为顶层，面积较小，包括：电梯机房和水箱间。
动力设备包括：排烟风机、水泵、大门空气幕、电梯等。
2.高层民用建筑的特点。
（1）高层民用建筑供电电压可以采用 10kV 或 380V;（2）对于民用高层建筑，要选择质量高的电气设备；（3）消防系统安全系数高，可靠性也比较高；（4）具有较高的防雷接地系统；（5）弱点部分依赖多，因而智能化水平较高。
1.3.2 设计依据。
1.《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）；2.《电力工程电缆设计规范》（GB50217-2007）；3.《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）（2005 年版）；4.《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）；5.《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）；6.《火灾自动报警系统设计防火规范》（GB50116-2008）；7.《低压配电设计规范》（GB50054-2011）；8.《综合布线系统工程设计规范》（GB50311-2007）；9.《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）。
1.4 本文的主要研究内容。
通俗来讲，对于建筑电气设计，大致分为强电部分和弱电部分，它是现代高层建筑的重要组成部分。
建筑电气设计的基础和主干部分是强电部分，强电部分的好坏直接影响建筑电气的可靠性和重要性。强电设计的重要组成部分主要有动力照明干线系统，低压配电，针于配电箱系统以及导线电缆的敷设等也都是强电设计的最重要组成部分[15].而对于火灾自动报警与消防联动系统，有线电视及其通信系统，综合布线系统等都属于弱电部分。对于目前设计中要特别进行深化设计的一个是综合布线系统，另一个是火灾报警及消防联动系统。弱点设计好的话，有助于提高智能化水平，还能节约成本。因为随着经济和科技水平的不断提高，导致智能化也随着科技逐渐提升，弱点部分与智能化息息相关，智能化的提高，促使智能化水平也相应提高。这种情况会使得在弱电方面的建设投资份额占得比重越来越高[16].
本课题主要以学生公寓为研究对象，对高层住宅楼进行了电气设计。分别对供配电、防雷接地系统以及照明系统进行了方案确定。
本文的章节安排如下：
第一章 绪论。首先介绍了课题的研究背景和意义，然后阐述住宅建筑照明、供配电、防雷系统设计的重要性，以及建筑电气的发展和研究现状。
第二章 学生公寓低压配电系统设计。对电力负荷的分级进行了介绍，以及也介绍了不同负荷对供电的要求也不一样。同时对照明的供电，统计系统计算数据，以及该如何对导线和电气设备进行选择。为了确定供配电方案，需要确定住宅楼负荷的性质，以及该住宅楼的负荷等级。由计算出来的数据，来选择和校验导线，最后按要求布置开关和插座。
第三章 学生公寓照明系统设计。首先对常用光源类型和照明技术有关概念进行了简要介绍，然后对住宅照明的照明种类和设计原则进行了研究。接着介绍了如何选择供电电源为应急照明提供电能，对应急照明的分类进行了介绍。确定对住宅楼灯具的选择和布置是由照明计算得到的。
第四章 建筑物防雷与接地设计。第一步介绍了建筑物的防雷分类，紧接着介绍防雷的具体措施，也对防雷装置进行了介绍。最后研究了接地形式以及不同接地方式所适用的范围。相应的防雷方法和接地措施是由住宅楼的防雷等级确定。
第五章 火灾自动报警及消防联动系统设计。分别对火灾自动报警系统中探测器的选择和设置、手动报警按钮设置、火灾事故广播及其报警设置等进行了介绍。火灾发生时消防控制室联动工作，及时避免火灾危险。
第六章 最后对全文的工作进行总结。
