三明轻型装配式支吊架在大型展馆中的应用研究

三明

四川中沧龙跃，建筑工业安装材料整体集中供应商

四川中沧龙跃贸易有限公司成立于2013年，注册资金1000万元，公司位于成都市量力钢材城，是一家集抗震支架、成品支架、建筑钢材、型材、管材及配件、各类工程、机电安装材料于一体的贸易企业。

李江华 孙纪军

（上海市安装工程集团有限公司 上海 ）

摘 要：以国家会展中心（上海）机电安装工程中管线安装为背景，对超高大空间钢桁架中所采用的轻型装配式支吊架的组成、施工工艺流程、在管线复杂交叉情况下的支吊架的设计、安装及应用中存在的问题进行了阐述，为类似工程的施工提供参考。

关键词：超高大空间 钢桁架 轻型装配式支吊架设计安装

引言

随着展馆功能日趋完善和技术发展，机电设备管线的种类和数量越来越多。特别是超大型展馆，屋面钢桁架内各类管线种类多、数量大、交叉复杂、安装空间有限，且大多为明装敷设，如何保证各种管线在有限空间的合理布置，实现管线系统的整体美观，已成为机电安装工程施工的一大难题。

国家会展中心（上海）（又称：中国博览会会展综合体），总建筑面积达147万平方米，建成后将是世界上最大的会展综合体。其中，A1、B1、D1展厅均为超高、超大空间，净高达到近40m，屋面为钢桁架，展厅钢桁架内机电安装工程应用了轻型装配式支吊架技术，有效地实现了管线的科学、系统排布，克服了空间有限等问题。

轻型装配式支吊架简介

轻型装配式支吊架是采用轻型钢作为承载部件，由成型组件现场拼装而成，用于支撑建筑安装工程中风管、电缆桥架、母线、轻型管道（公称直径不超过DN450的管道）、公用设备并固定和限制其位移大小、方向的镀锌结构。

轻型装配式支吊架除了能满足不同规格的风管、桥架、设备、系统工艺管道的需要，在管线密集而布置空间有限的狭小场所，特别是针对建筑工程的地下室、屋架及走廊等管线集中的部位，更能充分发挥支架组合技术的优越性。

轻型装配式支吊架包括三部分：与管线连接的管夹构件、与建筑结构连接的生根构件，以及将这两种结构件连接起来的承载构件和减振构件、绝热构件和辅助钢构件。

大空间管线安装中轻型装配式支吊架施工技术

1.工艺流程

首先要绘制管线布置图以确定支吊架形式，再根据管线材质及其介质计算荷载，确定支吊架选型。由工厂按照定型的支吊架图标准化生产，施工现场只需将各部件用螺栓连接，工艺流程见下图。

2.复杂交叉情况下轻型装配式支吊架的设计

2.1 管线综合平衡

搭建机电BIM模型，在不改变原设计意图的前提下，复核并优化管线排布，针对原设计已作综合管线图纸进行比对，对设计中一些不合理节点进行调整、平衡，使其空间布置更趋于合理，利用BIM出图辅助施工及确定支吊架点位；通过BIM对管线进行综合排布、合理分割，模拟复杂节点的施工工艺，特别是各专业管线及管线与钢桁架交叉部位，杜绝杂乱无章、相互交叉等现象，帮助协调各专业施工先后顺序。根据BIM的深化设计图纸，特别是大口径成排管线的支吊架，应严格按设计详图的要求进行选型，同时应考虑不同管道对支吊架间距的要求。屋顶钢桁架管线及轻型装配式支吊架见下图。

2.2 大空间管线安装中轻型装配式支吊架的选择及验算

以大口径螺旋风管为例，对轻型装配式支吊架在大型展馆中的设置技术进行阐述。

（1）概况

展厅内风管主要分布在各展厅屋顶层主桁架（单层高×宽为6500 mm×，双层高×宽为×）。空调送风管、排风兼排烟风管分别采用双层、单层大口径螺旋风管，直径为800～2000 mm，风管自身较重。在长270m、宽108m的室内主钢桁架上布置风管支吊架，间距分别为2m、3m和4m三种，A1、B1、D1三个展厅区域内支吊架数量约500件。

（2）支架形式确定

通过BIM技术对管线进行综合排布、合理分割，确定支吊架形式，在单片钢桁架两侧上悬梁布置悬吊式风管支吊架，见图4。支吊架的间距分别为2m、3m和4m三种。支吊架由吊杆和抱箍组成，通过横梁与立柱进行支撑，吊杆为镀锌圆钢，采用双吊杆固定，吊杆根部采用抱箍固定。抱箍根据风管及上悬杆外径尺寸用扁钢制作，抱箍上用于穿吊杆的螺孔距离应比风管稍宽40～50 mm。为便于调节风管的标高，吊杆适当放长。在不损坏原结构受力分布的原则下，吊杆根部用抱箍固定在两根上悬杆上。

（3）支架杆件选取、计算及校核

以直径为Φ1650、Φ630的螺旋风管为例，对大空间风管安装中轻型装配式支吊架的计算和校核进行说明。支吊架形式见图5所示，左、右风管为Φ630，中间风管为Φ1650，吊架间距为3m。

1）支吊架间距内风管重量计算

① 支吊架间距内Φ630风管重量计算

支吊架间距内Φ630风管自重159.52 kg;

Φ 6 3 0 风 管 总 重量：1.1×159.52=175.47 kg

Φ 6 3 0 风 管 设 计 重量：1.35×175.47=236.89 kg

② 支吊架间距内Φ1650风管重量计算同上，

Φ1600风管设计重量601.63kg

2）支吊架横梁选取

① Φ630风管横梁选取横梁受力分析计算:

P=118.45kg，a=55mm，b=345mm，c=，L=

支 座 反 力 ： R A= 2 3 6 . 8 9 k g , RB=0.00kg

最大弯矩: Mxmax=40863.57kg·mm

横梁选取:

通过计算可知SCS-124/2.5做横梁满足强度要求，计算如下：

由 “ 横 梁 受 力 分 析 计 算 ” 可知，横梁连接件端受力为300.81kg,在与本吊架横梁连接件安装形式相同情况下，横梁两端各安装两只SLB-04C连接件满足要求，故横梁连接件可选用SLB-04C连接件。

5）支吊架丝杆的选取

由于支吊架中Φ1650风管吊拉丝杆受力最大，故以Φ1650风管吊拉丝杆为准选取丝杆。丝杆与横梁夹角为4 5 °，故 丝杆 受 力 为425.3kg，《室内 管 道 支 架及 吊 架 》 可知，M12丝杆满足要求。

（4）露天风管风荷载计算

按三角形桁架最不利距离6.5m计算：

Uz—1.0

W0—基本风压 50kg/m2

Wk—风荷载标准值

Usi—0.6（体型系数）

Wk= Uz×W0×l×Usi×D

=1×50×6.5×0.6×1.4=273kg

Fy=tg30o× Wk=157kg

排烟风管重量：

Q1.4=1.4×3.14×6.5×9.42=270kg

空调风管重量：

Q1.6=112×6.5=728kg

Fy＜Q1.4（安全）Fy＜Q1.6（安

全）

由此得出结论：风管不受风荷载影响。但按规范要求，仍设置了固定支架。固定支架采用钢丝绳与花蓝螺丝斜拉风管的形式，将风管固定。固定支架的生根点要跟实际情况而定，保证风管在吊装、露天工况下不产生晃动。

（5）钢桁架风管支吊架设置注意事项

1）当风管直径小于等于400mm时，水平风管支架间距不大于4m。当风管直径小于等于时，水平风管支架不大于3m。当风管直径大于时，水平风管支架不大于1.5m。垂直安装风管支架间距不大于4m。

2）采用吊架的主、干风管长度超过20m时，应设置防止摆动的固定点，每个系统不少于一个。

3）风管吊架采用定型扣件固定在檩条上，见图6。如果楼层地板已浇筑完成，可以在楼层压型板上打膨胀螺栓引下吊杆。

4）所有风管支吊架吊杆、抱箍、扁钢等，都应满足-2002规范要求。

5）水平风管安装的允许偏差为水平度不大于3mm/m，总偏差不大于20mm。竖直风管安装的允许偏差为竖直度不大于2mm/m，总偏差不大于20mm。

3.轻型装配式支吊架的安装

3.1 安装管线支吊架

（1）安装支吊架底座（立柱底座，单悬臂支架为单悬臂横梁底座，支吊架有丝杆拉吊时还需安装丝杆底座）。

（2）安装立柱（将立柱与底座连接固定，支吊架有丝杆拉吊时还需安装丝杆，单悬臂支架将单悬臂横梁与底座连接固定）。

（3）安装横梁连接件（将横梁连接件与立柱连接固定），安装步骤如下（见图7）：

1）将组合好的方块螺母与塑料扣件放入C型钢口槽内，稍用力向下按，旋转90°至方块螺母与C型钢槽成90°。

2）依次放入所配连接件、锁扣垫片，对准方块螺母旋入螺栓，松紧以方便移动调节为宜。

3）按以上步骤预装好其他部件，确定位置后扭紧（调节扭力扳手扭矩为55N·m，旋紧每个结合点锁紧副螺栓，听到“咔嚓”声响提示音，即扭矩达到设定值；必须确认所有螺栓达规定扭力值后方可加载负载.一般选型计算中，每个锁扣的承载可按250kg计算）。

（4）安装横梁。将横梁与横梁连接件连接固定，支吊架有丝杆拉吊时还需将横梁与丝杆固定。注：（3）与（4）步骤亦可以是先将横梁连接件与横梁连接固定再与立柱连接固定；单悬臂支架无（3）与（4）步骤（有丝杆拉吊时还需将横梁与丝杆固定）。

（5）安装管道、桥架母线或风管，见图8。

4.轻型装配式支吊架在大型展馆应用中存在的问题

轻型装配式支吊架虽然具有很多优点，但目前我国建筑安装施工中采用装配式支吊架的尚不到10%。究其原因，轻型装配式支吊架在实际工程中存在许多不足，具体如下：

4.1 国内缺乏统一的装配式支吊架标准规范。

产品主要依靠生产厂家的技术要求检验产品的质量，缺少规范详细的施工验收规范；安装过程中存在安装固定不到位或者不规范。故急需编制经严格科学论证又非常贴合工程需求、适应现代安装的新型装配式支吊架的生产和应用标准。

4.2 一次性投资较大。

尽管管线综合装配式管线支吊架系统具有多方面的技术优点，但由于其初期一次性投资要大于传统做法，因此其设置部位和方案要根据各工程具体的技术经济分析确定。

4.3BIM技术在装配式支吊架方面尚不能全面推广。

目前在机电安装行业，BIM（建筑信息模型）技术在管线设计中的碰撞检测、管线综合、工程量统计、预制件加工、进度控制和施工模拟等方面具有明显优势，但在三维深化设计中目前还只看到悬浮于空中的管线（比如的三维管设计、Revit软件），而支吊架设计尚未真正融入BIM技术。鉴于装配式支吊架采用工厂预制标准件、现场组装的方式，目前急需编制装配式支吊架标准图集乃至编制装配式支吊架标准件的数据库，对于完善BIM技术必将起到融合与推进作用。

4.4轻型装配式支吊架在大口径

管道及压力管道的使用上，由于设计及业主等方面的原因，尚处于试用阶段。

结束语

通过国家会展中心（上海）展厅钢桁架内轻型装配式支吊架技术的应用实践，在做好机电管线整合平衡的前提下，轻型装配式支吊架技术具有施工方便、安装快捷、无需焊接、形式美观、节约空间等优势，能有效解决各种管线在有限空间的合理美观布置的问题，可为同类工程提供可借鉴的经验。

参考文献

王和慧,刘纪才,杜伟国等. 工厂预制、现场装配——机电安装的发展趋势暨装配式支吊架的主要问题综述[J].安装.2013,(8):60～61

中沧龙跃Zhong Chang Long Yue

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