大口径空调立管固定支架设计及安装施工技术

易少兵，高 文，李生兵，李 黎

（武汉建工集团股份有限公司，湖北武汉 430023）

0 前言

随着公共建筑物高度和规模的增加，空调系统负荷也随之增加，需大口径、大流量、高压力的管道系统来维持整个建筑物空调系统负荷需求。在整个高层建筑物中，空调系统大口径立管安装必须科学、合理的设置固定支架。然而，在传统空调系统安装工程施工方法中，大口径空调立管固定支架设计及安装往往笼统地参照规范化或标准化图集，易导致支架选材过大而造成不必要的浪费，或采用经验判断，导致支架选材过小而造成空调系统支架扭曲变形，影响整个空调系统质量安全。随着可持续发展的绿色施工理念不断推行，建筑行业对空调系统管道安装质量要求越来越高，传统空调系统安装工程施工方法日益受到限制。大口径空调立管固定支架设计及安装施工工艺和方法正是为了适应这一形势而发展起来。

武汉国际博览中心洲际酒店是武汉市重点工程，是武汉国际博览中心、会议中心配套超五星级酒店，总建筑面积240 360平方米，地上193 861平方米，地下46 499平方米。武汉国际博览中心洲际酒店一层平面功能包含了酒店团队入口大厅、商业、酒店后勤配套及消防控制中心等，二层平面功能包含酒店大堂、风情街、商业，三、四层为酒店餐饮功能区，五层以上为酒店式办公区和超五星级酒店客房，建筑总高度为94.45米。武汉国际博览中心洲际酒店空调水系统大口径供、回水立管采用DN300～DN400螺旋电焊钢管，从地下室冷冻机房内分水器、集水器引出、引入，经管井送至各个功能区域末端。大口径空调立管固定支架设计及安装施工技术在该项目中的成功运用，效果显著，有效保障了施工质量和安全、提高了施工效率、缩短了施工周期、降低了施工成本、节约了资源，获得建设单位、监理单位、设计单位及相关单位的一致好评。

1 技术原理

大口径空调立管固定支架设计及安装施工技术是在传统空调系统安装工程施工技术的基础上不断改进、在工程实践中不断摸索、总结而形成的。

对于DN300以上不同管径的空调立管，必须配套使用相应规格的支架横梁型材、普通螺栓、垫木、焊条、斜支撑钢板、弧形钢板。根据现场的实际情况，对各支架横梁型材进行准确下料，利用普通C级六角螺栓将垫木与钢托板紧固，确保普通C级六角螺栓与支架横梁表面垂直，再将锚塞式膨胀螺栓固定在剪力墙、楼板上，确保锚塞式膨胀螺栓中心与墙面及楼板面垂直。各支架横梁型材之间焊接成“横担式”，横担式固定支架与锚塞式膨胀螺栓精准对接紧密固定。在管道末端750 mm处焊接4块10 mm厚弧形钢板，确保弧形钢板中心与管同心，在呈对称分布地2块弧形钢板上各焊接1块厚度为10 mm斜支撑钢板，确保弧形钢板、斜支撑钢板中心与管同心，呈对称分布。立管精确吊装落位后，在剩余呈对称分布的弧形钢板处各焊接1块10 mm厚斜支撑钢板，斜支撑钢板、钢托板进行双面角焊，焊接牢固，确保焊缝饱满、表面清理干净并作防腐处理。

2 技术特点

2.1 大口径空调立管固定支架设计选材科学合理，减少了材料浪费，节约了施工成本。

2.2 大口径空调立管与斜支撑钢板之间焊接弧形钢板，是在传统空调系统安装工程的基础上，增加的一道新的工序，增大了固定支架与大口径空调立管之间的焊接面积，有效地减少施工过程中由于斜支撑钢板与空调立管之间焊接面积小、焊接面受热不均而造成“烧穿”、“弧坑”、“未焊透”等问题产生。

2.3 大口径空调立管与固定支架之间的同步配合安装，不仅提高了施工效率，而且有效地控制了空调立管及固定支架的安装质量，提高了空调系统安装工程安装的成型效果。

3 关键技术

3.1 支架设计及制作

（1）支架设计

根据工程项目的质量要求及工程项目中空调系统安装工程的设计特点，科学合理的设置固定支架。横担式固定支架具有制作简单、操作方便，稳定性及安全性高，支架与管道之间、支架与建筑结构之间连接可靠等优点，是大口径空调立管固定支架设计首选方案。混凝土轴心抗压、受压或受拉的强度设计值、钢材的抗拉、抗压、抗剪强度设计值、钢材与钢铸件的物理性能指标、角焊缝及对接焊缝的强度设计值、普通螺栓连接的强度设计值是大口径空调立管固定支架设计中的关键控制点，需根据现场的实际情况不断复核验算，予以严格控制。通过工程实践中的不断总结，得出了大口径空调立管固定支架设计方案，设计方案科学、合理，有效地减少了材料浪费、确保了空调系统的功能性与安全性。大口径空调立管固定支架设计方案如图1。

（2）支架制作

对于不同管径的空调立管，必须配套使用相应规格的支架横梁型材、普通螺栓、垫木。根据工程实践中的不断总结出支架横梁选型表（表1），按照支架横梁选型表来选择相应规格的支架横梁型材、垫木、普通C级六角螺栓。根据现场的实际情况，对各支架横梁型材进行准确下料，利用普通C级六角螺栓将垫木与钢托板紧固，确保螺栓与支架横梁表面垂直，外露丝扣不应少于2扣。各横梁型材之间以及横梁与钢板之间按照图2、图3、图4焊接，采用E43型焊条、直（交）流电焊机焊接牢固，确保焊缝饱满。支架清理后，进行防腐处理，各支架型材内外各表面刷两遍防锈漆。

图1 大口径空调立管固定支架设计方案（横担式固定支架）

表1 支架横梁选型

3.2 支架横梁安装固定

（1）在钢筋混凝土剪力墙体及建筑楼板提前放线确定好的部位，利用电锤打孔，根据锚塞式膨胀螺栓选型表（表2）选择相应规格的锚塞式膨胀螺栓固定在剪力墙、楼板上，确保锚塞式膨胀螺栓中心与墙面及楼板面垂直，外露丝扣不应少于2扣；

（2）将制作好的固定支架与锚塞式膨胀螺栓对接，确保对接准确，紧固锚塞式膨胀螺栓。

3.3 弧形钢板与立管焊接

在管道末端750 mm处焊接4块厚度为10 mm弧形钢板，确保弧形钢板中心与管同心，如图5。

3.4 立管吊装

（1）在吊装空调立管端口处焊接U形接口，在呈对称分布地2块弧形钢板上各焊接1块厚度为10 mm斜支撑钢板，确保弧形钢板、斜支撑钢板中心与管同心，呈对称分布，斜支撑钢板与钢托板中心对称紧密贴合，并保证斜支撑钢板底表面离建筑结构地坪220 mm。空调立管与弧形钢板、弧形钢板与斜支撑钢板焊接如图6、图7。

（2）将空调立管及单筒慢速电动卷扬机（单筒慢速50 kN）勾连，慢慢启动单筒慢速电动卷扬机（单筒慢速50 kN）倒顺开关，施工人员平稳扶住并旋转空调立管，确保空调立管安装不与固定支架碰撞，在剩余呈对称分布的弧形钢板处各焊接1块厚度为10 mm斜支撑钢板，确保矩形支撑钢板与斜支撑钢板中心线垂直，并保证斜支撑钢板底表面离建筑结构220 mm；

图2 1-1剖面图

图3 2-2剖面图

图4 3-3剖面图

表2 锚塞式膨胀螺栓选型

图5 弧形钢板与立管焊接示意图

图6 弧形钢板与斜支撑钢板焊接立体示意图

图7 弧形钢板与斜支撑钢板焊接平面示意图

（3）使用氧气乙炔将辅助吊装U形接口切割掉，并作防腐处理，确保管道完好、无损坏；

3.5 立管与固定支架连接

（1）采用E43型焊条、直（交）流电焊机在剩余呈对称分布的弧形钢板处各焊接1块厚度为10 mm斜支撑钢板，确保矩形支撑钢板与斜支撑钢板中心线垂直对斜支撑钢板、钢托板进行双面角焊，焊缝焊角长度为8 mm，焊接牢固，确保焊接饱满，焊缝表面清理干净；

（2）在钢托板下面放置垫木，确保垫木与钢托板中心线重合，并采用普通六角螺栓M16×120（4.8C级） 将横担支撑与钢托板固定，如图8。

3.6 验收

大口径空调立管固定支架安装完成后，进行质量验收。根据文献[1]、文献[2]要求，支架横梁安装横平竖直，端面垂直允许偏差控制在1.0～1.5 mm内，支架与管道之间焊接，管道侧的咬边量不得大于0.1管壁厚，支架表面喷涂的漆膜，应均匀、无堆积、皱纹、气泡、漏涂等缺陷，连接螺栓外露丝扣不应少于2扣，螺母在同侧，均匀拧紧，螺栓紧固后不应低于螺母平面。

图8 斜支撑钢板与钢托板、垫木连接固定示意图

4 主要材料与设备

（1）主要材料见表3。

（2）主要施工机具设备见表4。

5 结论

大口径空调立管固定支架设计及安装施工技术，在武汉国际博览中心洲际酒店项目中的成功运用，不仅有效地杜绝了因支架选材过小造成管道支架扭曲变形而影响整个空调系统质量安全，或支架选材过大造成不必要的浪费等问题，保障了施工安全，充分发挥了空调系统的实用功能，而且通过优化了固定支架设计及安装方案，有效地控制了大口径空调立管与固定支架的同步配合安装质量，提高了施工效率，缩短了施工周期，节约了施工成本，是一项施工性强的现代绿色施工技术。

表3 主要材料表

表4 主要机具设备表

一种用于大口径空调立管的横担式固定支架于2014年12月2日被国家知识产权局正式授权为一种实用新型专利。

［1］GB50243-2002.通风与空调工程施工质量验收规范［S］.

［2］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中华人民共和国建设部.通风与空调工程施工质量验收规范［M］.北京：中国计划出版社，2002.

［3］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中华人民共和国建设部.GB50205钢结结构工程施工质量验收规范［M］.北京：中国计划出版社，2002.