高大空间钢结构建筑机电管线成品支架施工技术浅析

某工程主体结构大量采用高大空间钢结构，其中主要高大空间区域包括容纳5500人的北侧大型会议厅(建筑面积6378m2)和容纳3000人的南侧大型宴会厅(建筑面积4040m2)，其中会议厅主桁架跨度63m，高7m，南区宴会厅主桁架跨度54m，高6m。桁架底部净空为14m，施工高度20m。楼板下部为250mm×600mm工字钢梁，工字钢梁间距为3m。会议厅、宴会厅均设置中央空调系统、防排烟系统、消防喷淋系统、电气系统等，在桁架区域需安装向上及向下的2层喷淋管道、防排烟风管、空调风管、桥架等机电管线，施工高度为14～20m。为保证钢结构强度，高大空间管道支架不允许直接与钢结构焊接生根。为防止破坏屋面结构及防水层，管道支架不允许在屋顶混凝土楼板打膨胀螺栓进行生根。因此，高大空间区域管道施工难度非常大。

2、成品支架深化设计

2.1钢梁夹

2.1.1基本构造

本工程选用钢梁夹作为机电与钢结构生根的连接载体，钢梁夹通过螺母锁紧后形成垂直承载力和侧向摩擦力，进而形成有效固定。

2.1.2与结构生根的节点

通过钢梁夹、C型钢、轻型槽钢底座、螺栓等配件，将C型钢固定在结构上。

2.2成品支架

2.2.1成品支架组成

成品支架主要由C型钢、钢梁夹、塑翼螺母、槽钢底座、连接件、外六角螺栓、法兰螺栓、槽钢端盖、P形管夹、U形管夹、O形管夹、限位器、V形加劲件、U形槽钢扣板、方钢卡、全牙螺杆等配件构成。

2.2.2单管道支架间距及支架选型

根据GB50242—2002《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》、CECS183—2015《虹吸式屋面雨水排水系统技术规程》、GB50303—2015《建筑电气工程施工质量验收规范》、GB50243—2016《通风与空调工程施工质量验收规范》、T/CECS151—2019《沟槽式连接管道工程技术规程》，确定防排烟、空调风管、消防水管、电气桥架等支架间距。依据GB/T17116.1—2018《管道支吊架第1部分:技术规范》、GB/T17116.2—2018《管道支吊架第2部分:管道连接部件》、GB/T17116.3—2018《管道支吊架第3部分:中间连接件和建筑结构连接件》等确定各系统机电管线支架形式。

2.3综合管线成品支架平面布置

在机电深化设计图纸的基础上，绘制成品支架综合平面图，考虑管线层次及相互间的碰撞问题，将详细支架尺寸标注在平面图上。

1)优化管线层次，从上至下依次为上喷喷淋管、虹吸雨水管(与上喷同层)、防排烟风管、空调风管、电气桥架(与空调同层)、下喷喷淋管。

2)解决机电管线和钢结构桁架及三角支撑架的交叉问题。

3)借助BIM软件进行设计，详细评审成品支架布置图，确定成品支架固定及安装形式。

2.4多管道综合支架

根据综合管线成品支架平面图，在需要设置综合支架的区域绘制成品支架剖面详图，明确支架具体做法3成品支架受力分析。支架间距设置为3m，1.25m一节的风管重61.09kg，荷载分项系数1.35。经计算，均布荷载q=2.474kN/m;钢梁夹设计承载力为4.5kN。M12塑翼螺母抗拉设计值为5.0kN，抗剪设计值为5.0kN。槽钢底座抗拉力为11kN。钢梁连接处横担使用C型钢、钢梁夹，力学模型为简支梁，C型钢与钢梁夹均满足受力要求。

3、成品支架施工

3.1成品支架组装工序

成品支架组装工序如下:阅读产品技术交底书，了解产品及注意事项→参加产品安装技术交底，熟悉产品应用及安装→施工准备，确保工具、设备就位→阅读成品支架设计图纸，熟悉支架布局及结构→按照单片支架详图，准备所需支架材料→在地面组装整片支架→根据支架布局图，在生根点处连接整片支架→根据管道排布及支架布局，安装管束及管道→管道安装结束，检查所有支架。

3.2成品支架组装

1)按照支架设计详图取用相应支架材料，并依图组装单片支架。2)支架组装时先进行整形、定位，再拧紧锁扣螺栓，槽钢锁扣与槽钢连接作为成品支架系统的最根本紧固元件，安装锁扣时，务必确保锁扣旋转90°且完全到位，锁扣两排齿牙与槽钢卷边齿牙完全咬合。3)通过槽钢锁扣M12和六角螺栓M12/25相连，支架各连接件的螺栓拧紧扭矩为40N·m，防止松动。安装时注意槽钢与槽钢底座开口方向，按照正确方向安装。在地面安装整片支架后，再连接整片支架与生根点。4)支架组装完毕后，应先擦拭干净支架，在所有暴露的槽钢端面安装塑胶槽钢端盖，并根据设计图纸对所有支架进行编号。5)支架组装完毕后，应由专人对所有锁紧螺栓进行扭矩检测，确保槽钢锁扣全部安装到位，且所有紧固件按照设计文件要求达到40N·m的扭矩力值。

3.3支架在生根点处的连接要求

1)在钢结构基础上，用钢梁夹固定支架的生根时，钢梁夹锁紧螺栓的扭矩必须达到40N·m。2)支架间距应按设计图纸要求设置。3)支架安装应保持垂直、整齐牢固，无歪斜现象。4)吊架需按施工图安装根部，吊杆应无弯曲变形，螺纹完整且与螺栓管束配合良好。5)支架组装时应先整形、定位，再拧紧锁扣螺栓。

3.4高空作业机具

1)液压升降车JCPT1823ＲT高空作业车重8t，工作时最大作业高度为18m，平台尺寸为3.98m×1.83m，延伸后可达6.57m×1.83m。2)曲臂车GenieZ-60/34曲臂车承载质量227kg，工作时最大作业高度为20.39m，平台尺寸为0.91m×2.44m，平台可旋转180°，爬坡能力为25%。虹吸雨水管、桥架、喷淋短支管等轻质材料可用曲臂车进行垂直运输。较重的材料如风管、喷淋水主管，先将机电管线固定在升降车上，提升至所需高度，再在管线两端分别用曲臂车将工人及轻质工具提升至作业位置，将管线就位于支架上，并进行连接紧固作业。

3.5安全施工措施

靠近楼板处的应固定于顶部楼板工字钢次梁上，靠近钢结构桁架的可就近固定在桁架上。钢结构上的固定支架采用成品抱梁卡及成品支架体系，支架体系需进行受力计算，不得采用焊接、开孔等方式。为保证系统安全性，原则上不应采用联合支架，各机电管线应分别设置吊架。施工时根据管线排布及钢梁走向合理布置钢梁夹位置，确保管道支架不与各层机电管线及需要与吊点追位的下支管发生碰撞。施工过程中应严格控制成品支架质量，必要时可将支架连接件、螺栓紧固件等配件送样检测。同时请成品支架厂家进行专项安全、技术交底，确保各配件满足管道安装要求。

4、应用效果

采用钢梁夹生根的成品支架进行高大空间钢结构建筑机电管线安装，成品钢梁夹与工字钢的连接牢固安全，可不焊接、不钻孔、不损伤钢结构。槽钢、零部件实现模块化、标准化生产，安装速度是传统做法的1.5～2倍，可大大提高生产效率，降低人工费。成品支架系统安装方便、维修便捷，可缩短工期，减少维修时间。成品支架为热镀锌钢件，表面光洁，现场无须焊接，切割槽钢和螺杆即可拼装，外观整齐，对环境污染小。

总结

相比传统型钢支架做法，本施工技术完美规避钢结构损伤及屋面漏水风险，施工现场整洁统一，大大提高生产效率，节约施工工期，同时有效防止环境污染，方便后期维护，对高大空间钢结构建筑机电管线施工具有很好的借鉴意义。

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