陳萍萍

（中鐵十六局集團(tuán)城市建設(shè)發(fā)展有限公司，北京 100018）

0 引言

隨著我國(guó)城市建設(shè)的快速發(fā)展，以及環(huán)保要求的不斷升級(jí)，新型建筑材料層出不窮，通風(fēng)管道的制作工藝及材料的更替成為該行業(yè)優(yōu)勝劣汰的重要競(jìng)爭(zhēng)途徑。復(fù)合風(fēng)管暨采用復(fù)合板材，現(xiàn)場(chǎng)加工制作、安裝的通風(fēng)管道工藝，運(yùn)用日益廣泛。復(fù)合板材采用機(jī)械化生產(chǎn)，具有表面光滑平整、空氣輸送效率高、導(dǎo)熱系數(shù)低、保溫性能佳以及隔音、吸音效果好等優(yōu)點(diǎn)，但同負(fù)荷條件下，復(fù)合風(fēng)管強(qiáng)度及穩(wěn)固性低于普通金屬風(fēng)管。

復(fù)合風(fēng)管的加固、連接與支撐是系統(tǒng)穩(wěn)定的關(guān)鍵。以往項(xiàng)目常利用 C 型鋼質(zhì)量輕、易加工成型的材料特性，作為風(fēng)管及閥門(mén)部件的橫擔(dān)，內(nèi)支撐、連接件等部位則使用其他材料單獨(dú)加工安裝。本項(xiàng)目復(fù)合風(fēng)管制作安裝過(guò)程中，在利用多孔 C 型鋼作為支吊架的同時(shí)，充分利用材料特性，充當(dāng)外加固、連接件，搭配鍍鋅絲桿等材料，組成綜合支架，在保證風(fēng)管強(qiáng)度和穩(wěn)固性的情況下，優(yōu)化工序，節(jié)約成本，提高工效。

1 工程概況

科爾沁馬城（那達(dá)慕文化園）-賽事大樓工程項(xiàng)目屬于一類(lèi)高層民用建筑，酒店總建筑面積 112 764.81 m2，其中地上建筑面積 80 180.77 m2，地下面積 32 584.04 m2，單層最高層高達(dá) 9 m。項(xiàng)目通風(fēng)及空調(diào)風(fēng)管選用無(wú)甲醛環(huán)保消聲風(fēng)管，密度為 96 kg/m3，厚度 25 mm，燃燒等級(jí)為 A 級(jí)不燃［1］。無(wú)甲醛環(huán)保消聲風(fēng)管屬于復(fù)合風(fēng)管，選用無(wú)甲醛環(huán)保消聲板材，現(xiàn)場(chǎng)加工制作安裝，一次成形。風(fēng)管工程量約 1.6 萬(wàn) m2，其中周長(zhǎng)＞2 000 mm 的風(fēng)管合計(jì) 1 .038 萬(wàn) m2。

2 多孔 C 型鋼綜合支架技術(shù)原理及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 多孔 C 型鋼綜合支架施工技術(shù)原理

多孔 C 型鋼綜合支架可多種方式組合使用，根據(jù)風(fēng)管的尺寸大小及具體支撐、加固部位，由多孔 C 型鋼、Φ8 mm 或Φ10 mm 鍍鋅絲桿、螺栓、墊圈、平面直角角碼固定片及風(fēng)管加固墊片進(jìn)行制作組合。對(duì)于小尺寸風(fēng)管，多孔 C 型鋼可替代角鋼作為吊架橫擔(dān)，利用已有孔洞進(jìn)行絲桿螺栓固定；對(duì)于大尺寸風(fēng)管，可利用多孔 C 型鋼作為外加固，采用鍍鋅絲桿作為風(fēng)管內(nèi)支撐，利用墊圈及風(fēng)管加固墊片固定內(nèi)部，外部利用多孔 C 型鋼抱箍，使用螺母將內(nèi)部鍍鋅絲桿同多孔 C 型鋼鎖定，形成外龍骨，對(duì)多孔 C 型鋼四角采用平面直角角碼進(jìn)行固定，防止架體變形，增加穩(wěn)固性，底部多孔 C 型鋼左右各預(yù)留 10 cm，可作為風(fēng)管橫擔(dān)吊點(diǎn)，增加風(fēng)管強(qiáng)度，其目的和作用代替了傳統(tǒng)角鋼作為風(fēng)管的加固支撐體系，在規(guī)避傳統(tǒng)角鋼支架焊接、開(kāi)孔、刷漆及可調(diào)節(jié)、再利用率低等缺點(diǎn)的同時(shí)，保證了施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)其操作靈便、工效快等優(yōu)勢(shì)。

2.2 多孔 C 型鋼綜合支架可行性分析

2.2.1 過(guò)載試驗(yàn)

選取本工程通風(fēng)系統(tǒng)中，最大尺寸的風(fēng)管 2 節(jié)，2 000 mm×1 000 mm，總長(zhǎng)度為 2.4 m，利用多孔 C 型鋼綜合支架加工制作懸吊，其中風(fēng)管多孔 C 型鋼外固定架 2 個(gè)，連接件 4 組，組合架 2 個(gè)，總重量約為 47.56 kg；同時(shí)使用 2 個(gè)重物均勻懸掛于 2 個(gè)多孔 C 型鋼組合架體上，重物荷載約為風(fēng)管總重量的二分之一，懸掛時(shí)間為 12 h。經(jīng)過(guò)載試驗(yàn)證明，多孔 C 型鋼綜合支架無(wú)變形，風(fēng)管無(wú)變形，風(fēng)管結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，無(wú)開(kāi)裂現(xiàn)象，滿足支架的承載需求。

2.2.2 強(qiáng)度及穩(wěn)固性檢查

對(duì)加工的復(fù)合風(fēng)管進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，依次檢查各尺寸風(fēng)管，通過(guò)對(duì)風(fēng)管壓重、擠壓，確定風(fēng)管滿足抗外力需求，通過(guò)對(duì)風(fēng)管內(nèi)部對(duì)撐施壓，確定風(fēng)管滿足抗內(nèi)壓需求，風(fēng)管強(qiáng)度良好；對(duì)已加固風(fēng)管進(jìn)行對(duì)角擠壓，左右晃動(dòng)，風(fēng)管無(wú)變形，穩(wěn)固性良好。在風(fēng)管安裝完成后，對(duì)風(fēng)管進(jìn)行耐壓強(qiáng)度及漏風(fēng)量測(cè)試，試驗(yàn)合格，風(fēng)管無(wú)變形、開(kāi)裂，滿足使用功能。

2.3 多孔 C 型鋼綜合支架的施工應(yīng)用技術(shù)

2.3.1 復(fù)合風(fēng)管內(nèi)加固支撐加工

根據(jù)風(fēng)管的規(guī)格尺寸，在 A（或 B）≥800 mm 時(shí)，每隔 600～800 mm 間距在風(fēng)管上安一副加固桿件，且單向加固；當(dāng) A 和 B≥800 mm 時(shí)，需雙向加固，風(fēng)管常用內(nèi)支撐進(jìn)行加固。復(fù)合風(fēng)管板材質(zhì)地較軟，重量輕，當(dāng)風(fēng)管管徑過(guò)大，易產(chǎn)生變形，因此，對(duì)尺寸較大的風(fēng)管，需進(jìn)行內(nèi)支撐加固，以保證風(fēng)管的強(qiáng)度及穩(wěn)固性［2］，如圖 1 所示。

圖1 風(fēng)管內(nèi)支撐加固示意圖［3］

2.3.2 多孔 C 型鋼單吊架

當(dāng)風(fēng)管尺寸較小，周長(zhǎng)≤3 20 0 m m 或長(zhǎng)邊 A＜1 500 mm 時(shí)，板材強(qiáng)度滿足風(fēng)管強(qiáng)度要求，可不需要外加固加強(qiáng)，風(fēng)管內(nèi)支撐可采用Φ8 mm 或Φ10 mm 鍍鋅絲桿上下對(duì)拉固定，支架可直接采用多孔 C 型鋼作為橫擔(dān)，直接進(jìn)行吊裝，如圖 2 所示。

圖2 多孔 C 型鋼單吊裝示意圖

2.3.3 多孔 C 型鋼連接件

當(dāng)風(fēng)管尺寸較大，在三通、彎頭、變徑連接時(shí)，容易出現(xiàn)開(kāi)口、斷裂的情況，傳統(tǒng)常規(guī)接口加固采用 PVC 法蘭或鋁合金法蘭連接。現(xiàn)采用多孔 C 型鋼作為連接件，在風(fēng)管雄雌接口處，利用長(zhǎng) 40～50 cm 多孔 C 型鋼，作為風(fēng)管固定連接件，利用鍍鋅絲桿進(jìn)行風(fēng)管對(duì)拉支撐連接，連接點(diǎn)位為 3～5 處，連接件間隙為 500～600 mm，不低于 2 組，根據(jù)風(fēng)管尺寸合理分配，既起到風(fēng)管接口薄弱處內(nèi)支撐的作用，又可作為風(fēng)管接口連接加固，保證風(fēng)管安裝質(zhì)量，如圖 3 所示。

圖3 多孔 C 型鋼作內(nèi)支撐及連接件示意圖

2.3.4 多孔 C 型鋼外加固

周長(zhǎng)＞4 000 mm 或邊長(zhǎng)≥1 500 mm 的風(fēng)管增加外加固，外加固采用鍍鋅多孔 C 型鋼制作成抱箍狀，四周箍緊風(fēng)管［4］，如圖 4 所示。多孔 C 型鋼四角采用平面直角角碼固定片及自攻螺絲固定，防止結(jié)構(gòu)變形，內(nèi)部采用Φ10 mm 的鍍鋅絲桿內(nèi)支撐，上下對(duì)拉，外部用螺母鎖死，防止風(fēng)管塌陷，兩側(cè)采用長(zhǎng)度為 8～10 cm 的鍍鋅絲桿，內(nèi)外鎖死固定，增加大尺寸風(fēng)管的穩(wěn)固性及強(qiáng)度，如圖 5 所示。

圖4 多孔 C 型鋼外加固示意圖

圖5 平面直角角碼固定片加固示意圖［5］

2.3.5 多孔 C 型鋼組合架

在多孔 C 型鋼外加固的基礎(chǔ)上，風(fēng)管底部多孔 C 型鋼兩端各預(yù)留 10 cm，作為風(fēng)管承重吊裝使用。底部多孔 C 型鋼既可作為風(fēng)管吊架橫擔(dān)，又可作為風(fēng)管外加固龍骨，如圖 6 所示。

圖6 多孔 C 型鋼綜合支架示意圖

對(duì)于大尺寸復(fù)合風(fēng)管，既增加了風(fēng)管的強(qiáng)度，提高了風(fēng)管的穩(wěn)固性，又可防止風(fēng)管移位，同時(shí)節(jié)約型材，減輕風(fēng)管整體重量。

2.3.6 多孔 C 型鋼綜合支架運(yùn)用

多孔 C 型鋼作復(fù)合風(fēng)管支撐架，其形式多樣，可根據(jù)風(fēng)管尺寸、樣式、結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合，靈活變化，綜合運(yùn)用在大尺寸風(fēng)管三通、彎頭、變徑等連接處，如圖 7 所示為風(fēng)管內(nèi)支撐、外加固、連接件組合架的綜合運(yùn)用，在小尺寸風(fēng)管處采用多孔 C 型鋼單吊架，風(fēng)管三通、變徑連接處采用多孔 C 型鋼連接件，大尺寸風(fēng)管外加固與組合架綜合使用，合理布置支架，以保證風(fēng)管連接的強(qiáng)度及穩(wěn)固性。

圖7 多孔 C 型鋼綜合支架應(yīng)用示意圖

3 多孔 C 型鋼綜合支架經(jīng)濟(jì)技術(shù)對(duì)比分析

3.1 經(jīng)濟(jì)對(duì)比

以 10 m2風(fēng)管為單位，計(jì)算周長(zhǎng)＞2 000mm的風(fēng)管，工程量為 10 380 m2。將多孔 C 型鋼綜合支架與傳統(tǒng)角鋼支架做對(duì)比，從材料、人工、機(jī)械等方面進(jìn)行分析，本工法經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比如表 1 所示。

表1 經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比分析表

通 過(guò) 對(duì)比分 析 表可以看 出，加 工 10 m2風(fēng)管（周長(zhǎng)＞2 000 m2）采用多孔 C 型鋼綜合支架的人工費(fèi)、材料費(fèi)、機(jī)械費(fèi)綜合單價(jià)為 128.99 元，總造價(jià)為 133 891.62 元，每 10 m2風(fēng)管采用傳統(tǒng)角鋼支架綜合單價(jià)為 200.55 元，總造價(jià)為 208 170.90 元。

通過(guò)經(jīng)濟(jì)比選，復(fù)合風(fēng)管采用多孔 C 型鋼綜合支架比傳統(tǒng)角鋼支架，其成本降低 35.68 %，節(jié)約成本 74 279.28 元。

3.2 功能對(duì)比

3.2.1 傳統(tǒng)風(fēng)管支架做法與弊端

復(fù)合風(fēng)管采用傳統(tǒng)支吊架加固吊裝時(shí)，常采用角鋼作為加固及承重架體。當(dāng)復(fù)合風(fēng)管邊長(zhǎng)＞800 mm，應(yīng)采取加固措施，傳統(tǒng)加工制作方法，在風(fēng)管中設(shè)置支撐桿［6］，利用Φ10 mm 全螺紋鍍鋅圓鋼作為支撐桿，并在風(fēng)管四個(gè)內(nèi)角處粘接加強(qiáng)條，加強(qiáng)條尺寸一般為 25 mm×40 mm，由板材切割而成，加固方式繁瑣，且受外力易變形；大尺寸風(fēng)管接口之間的連接方式，常采用法蘭、專(zhuān)業(yè)管件、加固框等方式連接，連接成本高，施工緩慢；當(dāng)風(fēng)管周長(zhǎng)＞4 000 mm 時(shí)，除上述加固方式外，還需在風(fēng)管外壁每隔 1 300 mm 處設(shè)置角鋼加固［7］，并與支撐桿連接，且端面的四個(gè)角采用鋼制加固件加固，角鋼固定架既增加了風(fēng)管荷載，又增加施工難度，提高施工造價(jià)。

3.2.2 多孔 C 型鋼綜合支架功能優(yōu)勢(shì)

1）縮短工期，質(zhì)量可靠。多孔 C 型鋼底邊沖壓固定尺寸排孔，易于調(diào)節(jié)安裝，減少不必要的切割及鉆孔，省時(shí)省力；本工程層高較高，C 型鋼綜合支架重量較輕，降低了安裝難度，且多孔 C 型鋼表面具有鍍鋅層，與角鋼相比，可避免支架在工地上涂刷油漆防腐所需的時(shí)間，施工便捷，減少勞動(dòng)量，大大提高工期進(jìn)度。同時(shí)多孔 C 型鋼側(cè)邊加凹型筋，極大程度地增強(qiáng)了型鋼的抗彎能力，型鋼內(nèi)卷邊緣帶齒，有效防滑、抗剪、抗沖擊，并且與鍍鋅絲桿螺母具有良好的咬合性，保障其承重能力與穩(wěn)固性，質(zhì)量可靠。與傳統(tǒng)角鋼支吊架相比，既滿足風(fēng)管承重與加固要求，又提高了施工進(jìn)度，縮短施工周期。

2）節(jié)材環(huán)保，整體美觀。多孔 C 型鋼鍍層的韌性強(qiáng)，能承受在運(yùn)送及使用時(shí)受到機(jī)械損傷；持久耐用，在市區(qū)或近海區(qū)域，標(biāo)準(zhǔn)的熱鍍鋅防銹層則可用 20 年［8］；在郊區(qū)時(shí)間更久，能用 50 年以上。使用多孔 C 型鋼作為架體比使用角鋼能節(jié)約重量30 %～50 % 左右的鋼材，無(wú)需焊接、鉆孔，無(wú)需再次涂刷油漆防腐，減少空氣污染，安全可靠，節(jié)材環(huán)保。同時(shí)多孔 C 型鋼具有鍍鋅層，無(wú)甲醛環(huán)保消聲風(fēng)管具有鋁箔層，都為銀色，支架與風(fēng)管相貼合，安裝后造型美觀，極具安裝審美價(jià)值。與傳統(tǒng)角鋼支吊架比較，大大節(jié)約型材的使用，減少污染，并提升了整體美觀程度。

3.3 建筑智能化發(fā)展優(yōu)勢(shì)

多孔 C 型鋼綜合支架工藝較以往風(fēng)管支架做法，存在非固化組合的特點(diǎn)。在強(qiáng)大的三維建模功能下，還可以得到不斷的優(yōu)化與升級(jí)，從而簡(jiǎn)化施工工序，節(jié)省風(fēng)管支撐架材料及安裝工費(fèi)，加強(qiáng)其安裝更替的靈活性，提高其可再利用率。對(duì)復(fù)合風(fēng)管多孔 C 型鋼綜合支架，進(jìn)行 BIM 三維模擬構(gòu)圖，建立完善的架體配置，擇優(yōu)選擇人工組拼操作簡(jiǎn)便靈活，材料易加工安裝，安裝形式簡(jiǎn)單易懂。通過(guò)多孔 C 型鋼對(duì)風(fēng)管進(jìn)行抱箍加固，鍍鋅絲桿內(nèi)部支撐及對(duì)拉式的加固形式，如圖 8、圖 9 所示，來(lái)保證多孔 C 型鋼的施工可行性，尤其對(duì)復(fù)合風(fēng)管的制作、安裝及施工，具有良好的推廣意義。

圖8 C 型鋼組合架示意圖Ⅰ

圖9 C 型鋼組合架示意圖Ⅱ

綜上所述，從經(jīng)濟(jì)、功能、智能化發(fā)展優(yōu)勢(shì)上，多孔 C 型鋼綜合支架比傳統(tǒng)角鋼支架不僅優(yōu)化了成本，且更具實(shí)用性，有較高的市場(chǎng)發(fā)展價(jià)值。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以增加復(fù)合風(fēng)管穩(wěn)固性及強(qiáng)度為出發(fā)點(diǎn)，從技術(shù)應(yīng)用、經(jīng)濟(jì)效益、功能發(fā)展等方面，對(duì)多孔 C 型鋼綜合支架工藝創(chuàng)新展開(kāi)分析與研究。通過(guò)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)對(duì)比，論證其在復(fù)合風(fēng)管施工中的實(shí)用性和推廣性。采用多孔 C 型鋼作為復(fù)合風(fēng)管的外加固、連接件、組合架，大大節(jié)約了型材的使用，同時(shí)規(guī)避了傳統(tǒng)角鐵支架焊接、刷漆、鉆孔等繁雜工序，縮短工期且減少空氣污染，滿足綠色環(huán)保節(jié)材的要求，對(duì)我國(guó)綠色環(huán)保建設(shè)起到了積極的推動(dòng)作用［9］。Q