徐衛(wèi)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(jié)構(gòu)空間，在該類建筑的高大空間內(nèi)涉及橋架安裝、風(fēng)機(jī)安裝、燈具安裝等建筑機(jī)電安裝工程?？蔀闄C(jī)電工程提供支架生根點(diǎn)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(jié)構(gòu)受力特性、效率低下、成本較高、工期較長等缺點(diǎn)[1]。因此，在進(jìn)行此類建筑機(jī)電安裝工程施工時(shí)，需要施工企業(yè)根據(jù)施工條件的變化進(jìn)行思考。本文從特點(diǎn)難點(diǎn)、裝配式支吊架特點(diǎn)及安裝方案等展開論述，為展覽類建筑鋼結(jié)構(gòu)空間內(nèi)機(jī)電管線、設(shè)備支吊架安裝提供重要參考。

2 特點(diǎn)難點(diǎn)

展廳鋼結(jié)構(gòu)空間內(nèi)機(jī)電安裝工程涉及的管線、設(shè)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(huì)不同程度的破壞鋼結(jié)構(gòu)受力特性，影響結(jié)構(gòu)安全；降低施工效率，浪費(fèi)工期及增加人工成本；影響質(zhì)量過程管控及聯(lián)合驗(yàn)收等[2]。

2.1 影響鋼結(jié)構(gòu)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(huì)影響鋼結(jié)構(gòu)原來的受力特性，未經(jīng)設(shè)計(jì)方驗(yàn)算同意嚴(yán)禁在鋼結(jié)構(gòu)處施焊，否則會(huì)影響結(jié)構(gòu)安全[3]。且受施焊人員個(gè)體水平影響，焊接工作亦存在一定程度的質(zhì)量隱患。且高空焊接不利于項(xiàng)目管理人員的過程管控，不利于落實(shí)實(shí)測(cè)實(shí)量及三檢制，也不利于監(jiān)理方的檢查驗(yàn)收。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)面層的破壞與修復(fù)

原設(shè)計(jì)中，鋼結(jié)構(gòu)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(qū)域修復(fù)。該過程額外增加材料、人工、工期的浪費(fèi)，不利于項(xiàng)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(huì)加大成品保護(hù)成本，且會(huì)增加異形空間噴涂難度[4]。

2.3 高空焊接嚴(yán)重降效

鋼結(jié)構(gòu)空間內(nèi)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(jù)焊接部位敷設(shè)臨時(shí)電纜，并實(shí)時(shí)調(diào)整電纜路徑和警戒線區(qū)域。且受焊接部位、安全防護(hù)措施的影響，施焊人員的作業(yè)效率嚴(yán)重降低[5]。

大空間高空焊需采取嚴(yán)格的安全防護(hù)措施，監(jiān)管作業(yè)人員佩帶安全帽、安全帶、放置并實(shí)時(shí)移動(dòng)防火斗、放置滅火器等。施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員數(shù)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(diǎn)及安裝方案

3.1 采用裝配式支吊架特點(diǎn)

①可在固定的加工場(chǎng)地由專業(yè)人員集中、批量加工生產(chǎn)，加工進(jìn)度及效率較高，也有利于管控焊接質(zhì)量。發(fā)現(xiàn)焊接質(zhì)量不符合要求時(shí)，可及時(shí)提出整改要求，嚴(yán)禁焊接不合格產(chǎn)品用于施工現(xiàn)場(chǎng)。

②支吊架安裝無需破壞和修復(fù)鋼結(jié)構(gòu)面層的防火涂料和氟碳漆，無需投入相應(yīng)的材料和人工成本，也可節(jié)省工期。

③無需對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱加工，不改變其原有的力學(xué)性能。有利于保障結(jié)構(gòu)安全。

④除了必要的安全防護(hù)措施外，無需設(shè)置防火斗和滅火器，無需實(shí)時(shí)移動(dòng)臨時(shí)電纜和警戒區(qū)域。安全隱患相應(yīng)降低。

⑤裝配式支吊架安裝效率較高，可有效的節(jié)省人工成本，也可節(jié)約工期。

⑥模塊化制作，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、尺寸，現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)一布局，安裝整齊美觀。有利于保障觀感質(zhì)量，提升項(xiàng)目品質(zhì)。

3.2 裝配式支吊架安裝方案

展廳鋼結(jié)構(gòu)空間內(nèi)涉及的機(jī)電安裝項(xiàng)目有：電纜橋架安裝、風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)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(jié)構(gòu)空間機(jī)電管線、設(shè)備安裝位置示意圖

裝配式支吊架需根據(jù)橋架、風(fēng)機(jī)、燈具等的具體安裝位置的特點(diǎn)，制定對(duì)應(yīng)的免焊接方案，以達(dá)到降本增效的目的。

3.2.1 電纜橋架支吊架方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)人字柱鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(nèi)，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(cè)開孔焊接M8 螺母。支架安裝時(shí)豎向角鋼與鋼結(jié)構(gòu)緊貼密實(shí)，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(xiàng)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(xiàn)場(chǎng)完全免焊，施工方式為現(xiàn)場(chǎng)組裝?，F(xiàn)場(chǎng)直接焊接與裝配式支吊架方案對(duì)比分析如表1。

表1 現(xiàn)場(chǎng)直接焊接與裝配式支吊架方案對(duì)比表

經(jīng)對(duì)比分析，工期節(jié)約40%，人工節(jié)約50%，機(jī)械臺(tái)班節(jié)約40%，鋼結(jié)構(gòu)面層處理節(jié)約100%，型材消耗節(jié)約-42.9%。綜合各種因素，裝配式支吊架更有利于項(xiàng)目施工。

3.2.2 風(fēng)機(jī)支吊架方案

直流式離心風(fēng)機(jī)安裝在鋼結(jié)構(gòu)檁條與吊掛梁之間，直流式離心風(fēng)機(jī)的外形尺寸為470mm*470mm*630mm，檁條的水平間距為1590-2750mm，跨內(nèi)屋面檁條呈波浪形布設(shè)，且檁條帶角度安裝。難點(diǎn)分析如下：

①屋面檁條均帶角度安裝，但風(fēng)機(jī)需水平安裝。

②直流式離心風(fēng)機(jī)的外形尺寸約495*495mm，檁條水平間距約2655mm。風(fēng)機(jī)外形尺寸遠(yuǎn)小于檁條的水平間距。風(fēng)機(jī)的安裝需以相鄰兩處檁條為支架生根點(diǎn)，制作吊掛橫擔(dān)，便于風(fēng)機(jī)吊裝。

與橋架支架安裝同理，若采用直接焊接方式，會(huì)嚴(yán)重降效，對(duì)工期、成本、安全帶來不利影響。經(jīng)過分析研究，風(fēng)機(jī)吊裝橫擔(dān)采用50*5 號(hào)角鋼，橫擔(dān)與檁條接觸部位以與檁條相同角度傾斜焊接，橫擔(dān)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(zhì)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(fēng)機(jī)支吊架詳圖

圖4 直流離心風(fēng)機(jī)吊裝效果圖

本項(xiàng)目每展廳共36 臺(tái)風(fēng)機(jī)，共需72 副吊架，共979kg 槽鋼，該方案支吊架現(xiàn)場(chǎng)完全免焊，施工方式為現(xiàn)場(chǎng)組裝?，F(xiàn)場(chǎng)直接焊接與裝置式支吊架對(duì)比分析如表2所示。

表2 現(xiàn)場(chǎng)直接焊接與裝置式支吊架對(duì)比分析表

經(jīng)對(duì)比分析，工期節(jié)約50%，人工節(jié)約50%，機(jī)械臺(tái)班節(jié)約50%，鋼結(jié)構(gòu)面層處理節(jié)約100%，型材消耗節(jié)約-13.07%。綜合各種因素，裝配式支吊架更有利于項(xiàng)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(jié)論

通過現(xiàn)場(chǎng)分析研究，確定了橋架支架、風(fēng)機(jī)支吊架、燈具支吊架的裝配式支吊架方案，不僅提高施工進(jìn)度，還較大的節(jié)約綜合成本，在保證施工安全的前提下實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的質(zhì)量目標(biāo)。

隨著建筑水平的發(fā)展，社會(huì)對(duì)異形鋼結(jié)構(gòu)建筑的需求呈增加趨勢(shì)，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能要求也越來越嚴(yán)格。同時(shí)為施工單位提高效率、節(jié)約工期、降低成本提供重要參考，有利于項(xiàng)目整體降本增效。所以，深化研究裝配式支吊架對(duì)鋼結(jié)構(gòu)類建筑有著重大意義。值得推廣研究。