展厅空间钢结构机电安装工程装配式支吊架制作安装技术

徐卫超 XU Wei-chao；陈永明 CHEN Yong-ming；郭冲 GUO Chong；刘磊 LIU Lei；王榜 WANG Bang；姜林先 JIANG Lin-xian

（中国建筑第七工程局有限公司，郑州 450000）

1 工程概况

本研究课题基于展厅类建筑钢结构空间，在该类建筑的高大空间内涉及桥架安装、风机安装、灯具安装等建筑机电安装工程。可为机电工程提供支架生根点的有主桁架下弦杆、次桁架下弦杆、檩条、吊挂梁等。支架生根若采用直接焊接的方法，存在破坏钢结构受力特性、效率低下、成本较高、工期较长等缺点[1]。因此，在进行此类建筑机电安装工程施工时，需要施工企业根据施工条件的变化进行思考。本文从特点难点、装配式支吊架特点及安装方案等展开论述，为展览类建筑钢结构空间内机电管线、设备支吊架安装提供重要参考。

2 特点难点

展厅钢结构空间内机电安装工程涉及的管线、设备支吊架安装首选直接焊接的施工方法。但直接焊接存在以下多方面不利影响，会不同程度的破坏钢结构受力特性，影响结构安全；降低施工效率，浪费工期及增加人工成本；影响质量过程管控及联合验收等[2]。

2.1 影响钢结构安全

支吊架安装位置包括主桁架下弦杆、次桁架下弦杆、檩条、吊挂梁等，在主桁架下弦杆、次桁架下弦杆处直接施焊会影响钢结构原来的受力特性，未经设计方验算同意严禁在钢结构处施焊，否则会影响结构安全[3]。且受施焊人员个体水平影响，焊接工作亦存在一定程度的质量隐患。且高空焊接不利于项目管理人员的过程管控，不利于落实实测实量及三检制，也不利于监理方的检查验收。

2.2 钢结构面层的破坏与修复

原设计中，钢结构面层由2.6mm 厚的膨胀型防火涂料和一层45μm 厚的氟碳漆组成，支吊架施焊前需将防火涂料与氟碳漆清除干净，待焊接工作完成后，再用防火涂料与氟碳漆将施焊部位及其影响区域修复。该过程额外增加材料、人工、工期的浪费，不利于项目降本增效。若支吊架先于防火涂料与氟碳漆施工，在防火涂料与氟碳漆施工期间亦会加大成品保护成本，且会增加异形空间喷涂难度[4]。

2.3 高空焊接严重降效

钢结构空间内高空焊接部位范围较广，垂直方向和水平方向跨度较大。施焊过程中需根据焊接部位敷设临时电缆，并实时调整电缆路径和警戒线区域。且受焊接部位、安全防护措施的影响，施焊人员的作业效率严重降低[5]。

大空间高空焊需采取严格的安全防护措施，监管作业人员佩带安全帽、安全带、放置并实时移动防火斗、放置灭火器等。施工现场作业人员数量巨大，建筑材料种类繁多，高空焊接存在较大的安全隐患。

3 装配式支吊架特点及安装方案

3.1 采用装配式支吊架特点

①可在固定的加工场地由专业人员集中、批量加工生产，加工进度及效率较高，也有利于管控焊接质量。发现焊接质量不符合要求时，可及时提出整改要求，严禁焊接不合格产品用于施工现场。

②支吊架安装无需破坏和修复钢结构面层的防火涂料和氟碳漆，无需投入相应的材料和人工成本，也可节省工期。

③无需对钢结构进行热加工，不改变其原有的力学性能。有利于保障结构安全。

④除了必要的安全防护措施外，无需设置防火斗和灭火器，无需实时移动临时电缆和警戒区域。安全隐患相应降低。

⑤装配式支吊架安装效率较高，可有效的节省人工成本，也可节约工期。

⑥模块化制作，统一标准、尺寸，现场统一布局，安装整齐美观。有利于保障观感质量，提升项目品质。

3.2 装配式支吊架安装方案

展厅钢结构空间内涉及的机电安装项目有：电缆桥架安装、风机安装、灯具安装。其中电缆桥架支吊架安装在主桁架下弦杆与其连接杆形成的凹形空间，风机支吊架安装在檩条下方，灯具支吊架安装在次桁架下弦杆的正下方[6]。安装位置多样化、安装方式多元化，如图1 所示。

图1 展厅钢结构空间机电管线、设备安装位置示意图

装配式支吊架需根据桥架、风机、灯具等的具体安装位置的特点，制定对应的免焊接方案，以达到降本增效的目的。

3.2.1 电缆桥架支吊架方案

根据现场人字柱钢结构特点及现场实际情况，电缆桥架可安装在主桁架下弦杆和主桁架下弦水平连杆的凹形空间内，支吊架采用紧定式固定措施。桥架支吊架采用40*4 角钢，主桁架下弦杆与其连接杆形成的凹形空间横截面尺寸为400*150，支吊焊接的凹形截面积尺寸为400*150，支架一侧开孔焊接M8 螺母。支架安装时竖向角钢与钢结构紧贴密实，再用螺栓紧定可靠。如图2 所示。

图2 桥架装配式支吊架详图

本项目每展厅电缆桥架支架共210 副，共使用509kg角钢。使用该支吊架方案现场完全免焊，施工方式为现场组装。现场直接焊接与装配式支吊架方案对比分析如表1。

表1 现场直接焊接与装配式支吊架方案对比表

经对比分析，工期节约40%，人工节约50%，机械台班节约40%，钢结构面层处理节约100%，型材消耗节约-42.9%。综合各种因素，装配式支吊架更有利于项目施工。

3.2.2 风机支吊架方案

直流式离心风机安装在钢结构檩条与吊挂梁之间，直流式离心风机的外形尺寸为470mm*470mm*630mm，檩条的水平间距为1590-2750mm，跨内屋面檩条呈波浪形布设，且檩条带角度安装。难点分析如下：

①屋面檩条均带角度安装，但风机需水平安装。

②直流式离心风机的外形尺寸约495*495mm，檩条水平间距约2655mm。风机外形尺寸远小于檩条的水平间距。风机的安装需以相邻两处檩条为支架生根点，制作吊挂横担，便于风机吊装。

与桥架支架安装同理，若采用直接焊接方式，会严重降效，对工期、成本、安全带来不利影响。经过分析研究，风机吊装横担采用50*5 号角钢，横担与檩条接触部位以与檩条相同角度倾斜焊接，横担与檩条生根处采用M12 的U 型卡与檩条紧固抱接，为保证安装质量，U 型抱卡均采用双螺母紧固[7]。如图3、图4 所示。

图3 直流离心风机支吊架详图

图4 直流离心风机吊装效果图

本项目每展厅共36 台风机，共需72 副吊架，共979kg 槽钢，该方案支吊架现场完全免焊，施工方式为现场组装。现场直接焊接与装置式支吊架对比分析如表2所示。

表2 现场直接焊接与装置式支吊架对比分析表

经对比分析，工期节约50%，人工节约50%，机械台班节约50%，钢结构面层处理节约100%，型材消耗节约-13.07%。综合各种因素，装配式支吊架更有利于项目施工。灯具安装示意图如图5 所示。

图5 灯具安装示意图

4 结论

通过现场分析研究，确定了桥架支架、风机支吊架、灯具支吊架的装配式支吊架方案，不仅提高施工进度，还较大的节约综合成本，在保证施工安全的前提下实现了项目的质量目标。

随着建筑水平的发展，社会对异形钢结构建筑的需求呈增加趋势，对钢结构的力学性能要求也越来越严格。同时为施工单位提高效率、节约工期、降低成本提供重要参考，有利于项目整体降本增效。所以，深化研究装配式支吊架对钢结构类建筑有着重大意义。值得推广研究。