大型公共建筑高大空间网架内一种管线安装形式

冉旭 杨冰冰

【摘要】在大型公共建筑里大空间网架内管线施工一直是个重点和难点，文章从国内某机场工程网架层管线安装施工入手，对大空间网架内管线安装采用的某种方法提供了详细的论述和介绍，以供阅读和后续施工参考。

【关键词】高大空间;管线安装; BIM

【中图分类号】 TU81【文献标志码】 B

大型公共建筑网架内的管线安装一直是一个重难点，包括支架设置形式、安装方式确定、施工的工序以及配合等，都是困扰施工方的点，也正是因为现场的情况不尽相同，难以形成统一的做法或标准，本文从国内某机场人手，根据实际情况总结出了一种管线安装方式，解决了支吊架受力点、支吊架间距、安装方式等问题，管线最终成型美观、质量可靠。现将管线的安装方法总结如下文，如后续出现类似工程，可供施工方参考。

1工程概况

工程位于成都市简阳市，建筑面积共计33.7万 m2，以指廊和大厅的结构缝为边界分区，分为 A区， B区， C区， D 区。本工程主体地上4层（局部有上夹层），地下局部1层。

网架层内的施工内容主要包括：

（1）水系统（给水及中水系统，消防水系统）管道及支架安装。

（2）风系统（空调系统、新风系统、排风系统、排油烟系统）风管及支架安装。

2施工特点及难点

本工程网架层内管线施工特点与难点有：

（1）网架中的风管直径最大达1500 mm，如何对其进行加固是制作过程中的一个难点。

（2）针对网架内的风管，如何在钢结构上设置风管的支吊架需要全面的考虑，不仅要满足结构单位的要求，同时要保证风管安装的牢固。

（3）网架层属于高大空间，管线如何安装来保证效率和质量是一个难点。

（4）风管主管安装完成后，如何做好管线的成品保护也是需要注意的一个重点。

（5）屋面最高处高度为44.85 m，材料吊运、人员施工、材料堆放很困难。

（6）网架上中水管道的支架设置非常困难。

3施工准备

（1）收集技术资料，包括施工组织设计、钢结构 BIM模型等。

（2）审核施工图纸，讨论施工方案及施工布置。

（3）编制施工进度计划、施工方案，准备施工机具材料。

（4）根据最新的钢结构 BIM模型，通过 BIM小组深化建立管线及支吊架模型。

（5）根据已审批的施工组织设计、专项施工方案和 BIM 模型，向施工班组进行安全以及技术交底。

（6）大面积施工前先进行样板施工，确认细部做法，确定施工标准。

4网架层内风管的制作与安装

4.1风管制作

风管制作属于常规项目，此处不做多余介绍，满足专业相关规范要求即可，但大口径圆形风管的加固是一个难点。本项目风管直径最大的达小1600 mm且大部分风管直径在小1000 mm以上。

在本工程中，拟根据风管的口径，用镀锌扁铁圈制成一个圆环，中间用电焊焊接2根薄壁金属管垂直连接相互支撑。风管在外力的挤压下，这2根薄壁金属管与镀锌扁钢外圈将利用相互间的拉力，保持风管的正圆形态，同时也起到了加固的作用。这种内加固方式具有一定的独创性，既解决了大口径风管的加固问题，观感美观，还不影响气流组织。

4.2风管安装

本工程钢结构网架离地高度达20～25 m，直径达小1000 mm以上的大口径风管在超高空位置的吊装和连接的难度会大大增大，施工人员安全施工的风险将非常大，施工工期也难保证。根据钢结构施工流程，将配合钢结构单位在地面进行网架搭拼时，同步进行网架内风管系统等机电管线的拼装，拼装完成后随网架整体吊装提升的方案，网架提升到位后再进行标高微调及撞击修复。针对本工程的特殊性，风管安装前通过 B1M对网架层内所有管线进行了建模，对碰撞进行了检测，根据现场碰撞情况与设计沟通调整了管线的路由及部分风管的管径，做到了施工前方案的深化确认，避免安装完成后出现碰撞再进行调整的问题（图1）。

4.3风管支吊架设置

4.3.1支吊架的生根方式

在网架大面积拼装前需提前确认风管的尺寸、布置位置及支吊架的设置方式。支吊架的设置方式与钢结构形式及结构受力有密切关系。网架在吊装完成后，其上弦、立柱等钢结构是受压的，其下弦和拉杆、悬臂支撑等是受拉的，在这种应力状态下，最好是不采用电焊，轻者造成永久性变形，严重会产生裂缝。本工程中，航站楼网架钢结构设计时，考虑的是将网架层风管通过网架焊接球设置支吊架，现相邻2个焊接球间距为5～6 m，2个焊接球间距不满足风管支吊架设置间距（水平安装风管支吊架间距不大于3.0 m[1]），而风管支吊架设置位置就近的网架杆件又无法额外受力设置风管支吊架，故拟采用网架层内设置型钢转换层，解决风管支架受力位置需求及间距要求。

钢结构每个上弦球下方留有一个100 mm×100 mm的焊接片，焊接片中间有一个小22 mm的孔供各家单位支吊架生根，拟通过此焊接片安装支架转换梁，连接形式详见图2。

根据设计对转换梁的受力分析，考虑到风管自身重量、保温层重量、支吊架重量、运行系数等，对转换梁型号规格进行了选定，选定了转换梁1：120 mm×120 mm×5 mm规格的镀锌方矩管以及转换梁2：130 mm×130 mm×6 mm规格的镀锌方矩管。

针对节点大样图1（图2），虽连接简单牢固，但单开口旋转卸扣市场上并不常见，商家也无存货，如果需要必须通过定制才行，材料成本价相当昂贵。后经与设计沟通，对转换梁与球接点连接的节点大样进行了深化，深化后见图3。

深化后的大样图，将单开口旋转卸扣替换成圆钢煨弯焊接，与型钢转换梁的连接方式也由抱箍连接转变为钻孔通過螺栓连接，这样不仅让现场的安装操作简单很多，而且材料成本也大大的降低，施工质量也有保障，图集19K112有类似的连接方式[2]，见图4。

深化过程中发现了另外一个问题，部分位置风管密集，在同一个球节点位置需要吊装多根转换梁，如果都按照大样图2、图3的方式设置，就会出现转换梁高度与风管标高冲突的情况，针对此种情况，对多根转换梁的连接方式进行了深化，深化后见图5、图6。

如图6所示，通过连接钢板将多根转换梁连接在一起，连接钢板底部进行加肋处理，保障了稳固性，转换梁均匀设置，也保障了整体的平稳（图7、图8）。

4.3.2支吊架的设置形式

根据现场实际情况，结合 B1M模型分析，拟采取抱箍（圆形风管）、卡具、钢丝绳的组合对风管进行固定，支吊架的生根点设置在网架的型钢转换层上。对于圆形风管，抱箍按风管外径用50 mmx5 mm镀锌扁钢制作，为了便于安装，抱箍做成两半，并在上下半圈的抱箍内侧贴上橡皮或橡胶垫，以起到防振、防滑的效果，转换梁与风管之间通过钢丝绳及花篮螺栓等连接配件进行连接。支吊架设置间距应满足相应规范要求（图9、图10）。

钢丝绳与转换梁通过连接件连接，连接件是用扁钢煨弯制作的2个半矩形的构件，连接件两端带部分直段，直段钻孔一端通过螺栓对本体进行连接紧固另一端与钢丝绳连接，钢丝绳用绳卡进行紧固。

部分区域风管位于马道正下方，无法进行转换梁的施工和设置，根据现场情况，决定设置夹具来连接支吊架和马道型钢，深化后的夹具制作简单、安装方便、成型美观（图13）。

风管固定支架的设置是利用网架下弦杆，通过抱箍设置，成型见图14。

网架内风管随钢结构整体提升到位后，待屋面结构施工

4.4风管保温及支管附件的安装完成后，即可开始进行支管、保温、阀门的安装施工。本工程大厅内保温及支管的施工，因层高较高、重量重而具有较大的难度，现场采用登高车及在网架内铺设活动板进行施工的方法。

4.5风管的成品保护

风管吊装完成后，由于屋面尚未施工，网架内风管直接暴露在室外，为避免先行安装的风管及支吊架遭到风吹雨淋及积灰而损坏污损，需要对这部分工作内容采取防雨、防风和防尘的成品保护措施（图15）。

5网架层水管的预制安装

5.1网架层水管预制安装

网架层中水管采用热镀锌钢管，管径均为 DN100，采用沟槽卡箍连接施工方法。

安装前使用专用的压槽机，在管道的一端滚压出一圈2.5 mm深的沟槽，沟槽的宽度是个定值，不需考虑。将管道的两端对接后，在管道外边套上一个专用的橡胶圈，两边的搭接要相等。将两半卡箍扣住橡胶圈，卡箍的凸缘正好卡进管端压出的沟槽里，拧紧卡箍两侧的螺栓即可（图16、图17）。

（1）管道的端面一定要与管身成90o，无毛刺，管端50 mm范围内光滑整洁。

（2）操作人员一定要掌握压槽机的使用方法。

（3）为使密封圈易于安装，可以先在管道的外面涂一薄层洗涤灵液，做为润滑剂。

（4）管道安装的顺序：弹线定位—固定支架—切割下料—组装管道—安装密封圈—卡箍安装。

（5）因为卡箍连接具有一定的柔性，所以每隔15 m安装一个固定支架[3]。

5.2网架层水管支架设置及阀部件安装

网架层中水管支架考虑采用 Z30×3 mm门字型支架，焊接于网架层检修通道（马道）的側方。支架的间距按规范设置。角钢门字型支架焊接于网架层检修通道两侧的工字钢上;每个焊接点位需保证满焊，焊接时采用接火盘回收施工过程中产生的焊渣和药皮;支架设置既保证受力点结构稳固，施工操作面增加，便于施工人员操作，减少施工安全隐患（图18、图19）。

由于网架层净空较高（净高12～32 m），在超高空作业安全防护方面，考虑采用登高车/曲臂车（图1、图2）并配备安全带进行高空作业施工;挑选年青，无恐高症的施工人员施工，对施工小组进行专项安全技术交底并通知安全员专项监督;在施工时，施工点位下方半径10 m 内用隔离带隔离，严禁无关人员在警戒线范围内活动及作业。将施工材料（支架，阀部件）用登高车/曲臂车运至网架层马道上应分散整齐摆放，小部件应采用封闭式箱子存放并封闭管理;班组每日施工完毕后务必保证工完场清，清点施工机具确保无遗失。

以免材料、机具掉落伤人。所有管道预制加工、防腐、支架制作均通过现场实测数据后在加工厂进行，之后将半成品及阀部件转运至施工点位组装，从而减少高空作业量和焊接量，确保施工安全有序进行。

6结束语

本工程根据网架层施工的特点，通过 B1M技术提前建立模型深化管线，调整碰撞点，在施工前完善了施工方案和图纸，过程中与网架层钢结构施工单位密切配合，钢架拼装阶段在地面完成管线主管段的安装并随钢结构网架整体提升，提高了施工效率、降低了高空作业安全隐患、保证了施工工期。管道工程尤其是大型公共建筑高大空间网架层内管道的安装质量与航站楼的健康运行息息相关，只有严格按照设计及相关规范要求进行各个安装工序，才能保证航站楼的正常运行。

参考文献

[1]通风与空调工程施工质量验收规范： GB50243-2016[s].北京：中国计划出版社，2016.

[2]19K112金属、非金属风管支吊架（含抗震支吊架）[s].北京：中国计划出版社，2018.

[3]建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范： GB50242-2002[s].北京：中国建筑工业出版社，2002.