展廳空間鋼結構機電安裝工程裝配式支吊架制作安裝技術

徐衛超 XU Wei-chao；陳永明 CHEN Yong-ming；郭沖 GUO Chong；劉磊 LIU Lei；王榜 WANG Bang；姜林先 JIANG Lin-xian

（中國建筑第七工程局有限公司，鄭州 450000）

1 工程概況

本研究課題基于展廳類建筑鋼結構空間，在該類建筑的高大空間內涉及橋架安裝、風機安裝、燈具安裝等建筑機電安裝工程。可為機電工程提供支架生根點的有主桁架下弦桿、次桁架下弦桿、檁條、吊掛梁等。支架生根若采用直接焊接的方法，存在破壞鋼結構受力特性、效率低下、成本較高、工期較長等缺點[1]。因此，在進行此類建筑機電安裝工程施工時，需要施工企業根據施工條件的變化進行思考。本文從特點難點、裝配式支吊架特點及安裝方案等展開論述，為展覽類建筑鋼結構空間內機電管線、設備支吊架安裝提供重要參考。

2 特點難點

展廳鋼結構空間內機電安裝工程涉及的管線、設備支吊架安裝首選直接焊接的施工方法。但直接焊接存在以下多方面不利影響，會不同程度的破壞鋼結構受力特性，影響結構安全；降低施工效率，浪費工期及增加人工成本；影響質量過程管控及聯合驗收等[2]。

2.1 影響鋼結構安全

支吊架安裝位置包括主桁架下弦桿、次桁架下弦桿、檁條、吊掛梁等，在主桁架下弦桿、次桁架下弦桿處直接施焊會影響鋼結構原來的受力特性，未經設計方驗算同意嚴禁在鋼結構處施焊，否則會影響結構安全[3]。且受施焊人員個體水平影響，焊接工作亦存在一定程度的質量隱患。且高空焊接不利于項目管理人員的過程管控，不利于落實實測實量及三檢制，也不利于監理方的檢查驗收。

2.2 鋼結構面層的破壞與修復

原設計中，鋼結構面層由2.6mm 厚的膨脹型防火涂料和一層45μm 厚的氟碳漆組成，支吊架施焊前需將防火涂料與氟碳漆清除干凈，待焊接工作完成后，再用防火涂料與氟碳漆將施焊部位及其影響區域修復。該過程額外增加材料、人工、工期的浪費，不利于項目降本增效。若支吊架先于防火涂料與氟碳漆施工，在防火涂料與氟碳漆施工期間亦會加大成品保護成本，且會增加異形空間噴涂難度[4]。

2.3 高空焊接嚴重降效

鋼結構空間內高空焊接部位范圍較廣，垂直方向和水平方向跨度較大。施焊過程中需根據焊接部位敷設臨時電纜，并實時調整電纜路徑和警戒線區域。且受焊接部位、安全防護措施的影響，施焊人員的作業效率嚴重降低[5]。

大空間高空焊需采取嚴格的安全防護措施，監管作業人員佩帶安全帽、安全帶、放置并實時移動防火斗、放置滅火器等。施工現場作業人員數量巨大，建筑材料種類繁多，高空焊接存在較大的安全隱患。

3 裝配式支吊架特點及安裝方案

3.1 采用裝配式支吊架特點

①可在固定的加工場地由專業人員集中、批量加工生產，加工進度及效率較高，也有利于管控焊接質量。發現焊接質量不符合要求時，可及時提出整改要求，嚴禁焊接不合格產品用于施工現場。

②支吊架安裝無需破壞和修復鋼結構面層的防火涂料和氟碳漆，無需投入相應的材料和人工成本，也可節省工期。

③無需對鋼結構進行熱加工，不改變其原有的力學性能。有利于保障結構安全。

④除了必要的安全防護措施外，無需設置防火斗和滅火器，無需實時移動臨時電纜和警戒區域。安全隱患相應降低。

⑤裝配式支吊架安裝效率較高，可有效的節省人工成本，也可節約工期。

⑥模塊化制作，統一標準、尺寸，現場統一布局，安裝整齊美觀。有利于保障觀感質量，提升項目品質。

3.2 裝配式支吊架安裝方案

展廳鋼結構空間內涉及的機電安裝項目有：電纜橋架安裝、風機安裝、燈具安裝。其中電纜橋架支吊架安裝在主桁架下弦桿與其連接桿形成的凹形空間，風機支吊架安裝在檁條下方，燈具支吊架安裝在次桁架下弦桿的正下方[6]。安裝位置多樣化、安裝方式多元化，如圖1 所示。

圖1 展廳鋼結構空間機電管線、設備安裝位置示意圖

裝配式支吊架需根據橋架、風機、燈具等的具體安裝位置的特點，制定對應的免焊接方案，以達到降本增效的目的。

3.2.1 電纜橋架支吊架方案

根據現場人字柱鋼結構特點及現場實際情況，電纜橋架可安裝在主桁架下弦桿和主桁架下弦水平連桿的凹形空間內，支吊架采用緊定式固定措施。橋架支吊架采用40*4 角鋼，主桁架下弦桿與其連接桿形成的凹形空間橫截面尺寸為400*150，支吊焊接的凹形截面積尺寸為400*150，支架一側開孔焊接M8 螺母。支架安裝時豎向角鋼與鋼結構緊貼密實，再用螺栓緊定可靠。如圖2 所示。

圖2 橋架裝配式支吊架詳圖

本項目每展廳電纜橋架支架共210 副，共使用509kg角鋼。使用該支吊架方案現場完全免焊，施工方式為現場組裝。現場直接焊接與裝配式支吊架方案對比分析如表1。

表1 現場直接焊接與裝配式支吊架方案對比表

經對比分析，工期節約40%，人工節約50%，機械臺班節約40%，鋼結構面層處理節約100%，型材消耗節約-42.9%。綜合各種因素，裝配式支吊架更有利于項目施工。

3.2.2 風機支吊架方案

直流式離心風機安裝在鋼結構檁條與吊掛梁之間，直流式離心風機的外形尺寸為470mm*470mm*630mm，檁條的水平間距為1590-2750mm，跨內屋面檁條呈波浪形布設，且檁條帶角度安裝。難點分析如下：

①屋面檁條均帶角度安裝，但風機需水平安裝。

②直流式離心風機的外形尺寸約495*495mm，檁條水平間距約2655mm。風機外形尺寸遠小于檁條的水平間距。風機的安裝需以相鄰兩處檁條為支架生根點，制作吊掛橫擔，便于風機吊裝。

與橋架支架安裝同理，若采用直接焊接方式，會嚴重降效，對工期、成本、安全帶來不利影響。經過分析研究，風機吊裝橫擔采用50*5 號角鋼，橫擔與檁條接觸部位以與檁條相同角度傾斜焊接，橫擔與檁條生根處采用M12 的U 型卡與檁條緊固抱接，為保證安裝質量，U 型抱卡均采用雙螺母緊固[7]。如圖3、圖4 所示。

圖3 直流離心風機支吊架詳圖

圖4 直流離心風機吊裝效果圖

本項目每展廳共36 臺風機，共需72 副吊架，共979kg 槽鋼，該方案支吊架現場完全免焊，施工方式為現場組裝。現場直接焊接與裝置式支吊架對比分析如表2所示。

表2 現場直接焊接與裝置式支吊架對比分析表

經對比分析，工期節約50%，人工節約50%，機械臺班節約50%，鋼結構面層處理節約100%，型材消耗節約-13.07%。綜合各種因素，裝配式支吊架更有利于項目施工。燈具安裝示意圖如圖5 所示。

圖5 燈具安裝示意圖

4 結論

通過現場分析研究，確定了橋架支架、風機支吊架、燈具支吊架的裝配式支吊架方案，不僅提高施工進度，還較大的節約綜合成本，在保證施工安全的前提下實現了項目的質量目標。

隨著建筑水平的發展，社會對異形鋼結構建筑的需求呈增加趨勢，對鋼結構的力學性能要求也越來越嚴格。同時為施工單位提高效率、節約工期、降低成本提供重要參考，有利于項目整體降本增效。所以，深化研究裝配式支吊架對鋼結構類建筑有著重大意義。值得推廣研究。