高层建筑竖井内大型管道安装

谭德海

【摘 要】近年来随着城市经济的快速发展，高层建筑大规模兴起，为了追求更好的舒适度，中央空调在高层建筑中广泛使用，为了节省相对的楼层空间，设计院经常把通风空调的管道设计在结构竖井中。结构竖井空间小、高度高，施工人员不变操作，增加了安装施工难度，从而满足不了设计要求和使用功能。本文介绍了银都中心竖井内大型管道安装的主要内容及控制方法，以确保该工程的质量和安全。

【關键词】高层建筑；管道竖井；管道安装；管道焊接；管道保温

高层建筑由于空调水系统竖向管道大部分都集中布置在该管井内，管道数量多、管径大（最大DN600）、且位置小，而且要做好和土建施工单位的相互配合，导致其施工难度大，如不做好相关控制保证措施将很难保证施工质量及安全，造成不必要的损失。因此竖井内管道安装的控制至关重要，应引起重视。现结合银都中心改造项目竖井内冷冻（冷却）水供回水管道安装情况做一简述。

本项目为银都中心改造工程（新建），建设内容为酒店综合体，建筑用途为客房、餐饮、办公、库房、车库等。总建筑面积14万平方米。分为地上和地下两部分建筑总层数为22层，其中地上18层，地下4层。办公楼部分楼高38米，酒店部分楼高75米。

一、竖井内管道安装

对于高层建筑，材料上下运输困难，管道管井也比较窄，再受各层土建误差影响，施工难度大，为了避免材料上下运输及施工面的影响，保证管道安装质量及进度，竖井内管道安装采用倒装法施工。

首先在管道竖井下安装一台5T卷扬机，先在各层固定各层管架，根据现场情况及管道在地下一层布置吊装施工线路，在管井的底部设置立管管墩（根据现场设计管墩施工图）。在地下一层设立平台，根据管径做好立管垂直定位模。三点垂直定位模，并在底部这根立管上端同样做好固定管架定位模，管道通过定位模自动对中。在底层安装另一台卷扬机，运管道到竖井，然后用5T卷扬机提无缝管一节节焊上，一段段提高，直到安装高度，最后用保温硬木瓦将管道定位。要做到焊接不影响立管垂直度以及安装总长度的垂直要求。施工时采取管道接口处三点靠模定位。垂直方向，三个方位上下三点看正。从重锤引线到A1、A2、A3位置，测量距离同时为D值为止，然后定位焊接。如此反复，将管道一段段提高到安装高度。

管道重量计算公式：

kg/m=（Od-Wt）*Wt*0.02466

注：Od-管道外径，Wt-管道壁厚

冷却水管管道DN600，Od=630mm，Wt=10mm，所以每米管重为152.89kg/m

根据设计要求，固定支架放在1层、4层，所以承重按照办公楼楼高的一半计算，所以根据楼高20m计算，卷扬机最大承重为152.89*20=3057.8kg，根据安全系数的选型选用规格5T的卷扬机。

二、方案实施的安全措施

1.施工前对操作工人进行安全技术交底，竖井内保证照明，避免阴雨天和夜间施工，结构竖井上方做好安全防护及警示牌。

2.本项目结构竖井，施工空间狭小，高度高，采取的安全措施是在楼板一面的两侧墙上设置安全挂钩，方便操作人员的安全带系挂，安全带长度不够可用麻绳延伸长度。

三、管道焊接

1.管道安装前，施工班组应先熟悉设计图纸，同时了解施工现场情况，做好管道安装前的准备工作，螺旋焊接钢管在安装前需作除锈刷漆处理，并将管内的杂物清除干净，保持内外壁干燥。支吊架均涂红丹漆，调和漆各两遍。

2.空调冷冻（冷却）水系统管道，当管径大于等于DN80时，采用无缝钢管焊接连接；当管径大于等于300时，采用螺旋焊钢管焊接连接。空调冷冻水系统竖向立管最高点设置排气装置，最低点设置排污阀或丝堵。焊接钢管的弯头采用冲压弯头。冷冻（冷却）水管的水平管变径时采用偏心大小头，上平下变，立管采用同心大小头，以免管道内部积污和积气，影响管道的使用。水管的三通均现场制作。

3.管道安装完毕后，必须清洗管道，清洗时打开旁通阀，关闭所有风机盘管进、出口阀，让水在主管道内不断循环，以清除杂质，清洗合格后，关闭旁通阀，打开风机盘管进、出口阀，然后进行水压试验，其试验压力对管道系统为1.5倍，10分钟内压力不得下降，再将压力降至工作压力，在60分钟内压力不得下降，且外观检查无渗漏为合格。

四、管道支架安装

1.冷却水双管固定支架

由于冷却水立管管径较大（DN600），负载相当大（在专项冷却水管道技术交底中做具体型钢参数确定）。为了保证管道和结构的安全性；支架必须满足配重要求。

2.固定支架选型

（1）计算管道重量

按设计管道支吊架间距内的管道自重、满管水重、保温层重及10%的附加重量（管道连接件等）计算；

根据设计要求，固定支架安装在1层、4层，计算水重为：

1/4π（DN）2h=1/4*3.14*0.612*20=5.84吨

固定支架为两根冷却水管，单个固定支架总承重为：

（5.84+3.06）*2=17.8吨

（2）设计载荷

垂直荷载：考虑制造、安装等因素，采用支吊架间距的标准荷载乘以1.35的荷载分项系数；

水平荷载：水平荷载按垂直荷载的0.3倍计算；

不考虑风荷载。

（3）横担抗弯强度计算

横担存在水平推力时抗弯强度按下式计算

横担不存在水平推力时抗弯强度按下式计算

式中：rx、ry——截面塑性发展系数

1）承受静力荷载或间接承受动力荷载时，rx=ry=1.05。

2）直接承受动力荷载时，rx=ry=1。

Mx、My——所验算截面绕x轴和绕y轴的弯矩（N·mm）

Wx、Wy——所验算截面对x轴和对y轴的净截面抵抗矩（mm3）

f——钢材的抗弯、抗拉强度设计值（N/mm2）

已知管道的基本参数见下表一：

表一：

（4）固定支架槽钢选型，根据槽钢重量计算公式：

槽钢kg/m=0.00785*[hd+2t（b-d）+0.349（r2-r2）]

式中：h为高，b为腿长，d为腰厚，t为平均腿厚，r为内弧半径，r为端弧半径

⑴预设采用20号槽钢，查阅《机械设计手册》得知基本参数

g=25.77kg/m=0.2577kg/cm，W=191.4cm3（单位长度重g、截面模量W）

⑵查普通槽钢的容许应力b，Q235型号的碳素钢结构容许应力b=1400kg/cm3

⑶承受弯矩最大计算

1/8GL2-1/8gL2

（L=208cm，G：计算最大均布荷载，g：同前）

⑷因为M/W=b，所以：

W*b=M=1/8L2（G-g）*b：

G-g=191.4*1400*8/2082=49.549kg/cm

G=49.549+0.2577=49.807kg/cm=4981kg/m

所以管井内四根槽钢承重为：

4981*2.08*4=41442kg>17800kg，所以槽钢能满足承重要求。

（5）膨胀螺栓受力计算

查阅规范16毫米膨胀螺栓最大承受剪力16250N，预设使用16个16毫米膨胀螺栓，（墙上承担一半的剪力）则总承受剪力为

16250*8*2=260000N=260KN>178KN

所选膨胀螺栓能满足承重要求。

除立管上的固定支架，其它导向、活动支架可采用常规的双“U”扁钢卡或圆钢抱卡和槽钢的形式。

五、管道保温

1.凡空调系统中的冷冻水管、冷凝水管均要保温，要确实做好保温层。从运行管理方面，保温的好坏关系着节能节电的多少；从维修方面，保温层施工质量差，容易引起管子外壁结露产生大量凝结水，污染天棚与墙壁；同时会造成保温层自身破坏；更严重的是由于凝结水的作用，管外壁腐蚀加剧，管子使用年限缩短。

2.管道保温应注意的事项如下：

（1）垂直管道的保温必须结合各层支架作好防止保温管套下滑脱落工作，在保温管壳与支、吊支架木垫块间留10mm左右间隙用泡沫橡塑带填实粘牢，作温度变形补偿。其填充高度等于该管保温层厚度，缝外表面用胶带贴牢密封，以确保工程质量与安全。

（2）水管支架处应垫以木垫，木垫厚度与保温层厚度相同。木垫应经热沥青浸泡处理。

六、结束语

综上所述，高层建筑空调竖井内大型管道安装应根据实际情况进行必要的方案论证比选，合理有效的施工方案，不仅能更好的保证质量和安全，而且能加快施工进度，节约成本，达到一定的经济效益。

【参考文献】

[1] 《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736-2012

[2] 《北京市建筑设计技术细则》（设备专业）

[3] 《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2002

[4] 《 實用供热空调设计手册》 中国建筑工业出版社

[5]《膨胀螺丝膨胀螺栓国家标准》JB/ZQ4763-2006

[6]《机械设计手册》 机械工业出版社

[7]《室内管道支架及吊架》 GJBT-630-2003