大型公共建筑管線綜合支吊架的應用探討

張鵬穎

(山西四建集團有限公司，山西 太原 030012)

0 引言

隨著我國大型綜合體、高級酒店、醫院等建筑的設計和使用功能日益復雜，各類管道布置也越來越多。許多擴建項目已在有限的計劃和空間內進行了功能調整。外部的改造，使得內部也相應的增加了大量的功能性管線。因此，水、電、風等各類功能管道的完整布置，從設計到安裝，需要引起重視。尤其是在強弱電、給排水、消防、通風空調等密集區域，管道對建筑空間和平面造成極大壓縮。管道成套安裝的標準和合理性，對以后建筑功能的使用和設備的安全運行和檢修都有很大的影響。

1 傳統支架制作工藝存在的問題

傳統管道是通過現場焊接的支架安裝的。這種方法存在以下問題:

1) 浪費材料。支吊架焊接時，通常會有一定的尺寸誤差，需要返工操作。另外，已經焊接好的結構由于支撐系統的調整，在安裝時無法投入使用，造成材料的大量浪費。

2) 污染環境。部件切割過程中會產生一定的氣味，這種氣味和煙霧存在一定的刺激性，同時，在部件保護過程中需要進行刷漆作業，在刷漆時可能還會產生刺激性氣味等，在一定程度上造成環境污染。

3) 成本太高。在制作焊接支架的過程中，應將焊機和切割機轉移到施工現場。同時，還需要相關技術人員進行相應設備的焊接安裝。這種方式需要大量的勞動力，不但沒有提高工作效率，還花費較大的安裝成本。

4) 各專業施工作業面交叉。各專業施工人員只負責本專業支吊架的安裝。各施工作業面交叉，“見縫插針”導致支吊架位置凌亂，規格不一致。

2 影響建筑室內綜合管線設置的因素

2．1 設計方案

1) 在設計過程中，土建和專業安裝設計不到位，深度不夠，土建施工留給專業管線安裝的高度或空間不足。土建上只注重建筑和構筑物，只滿足業主在建筑布局、功能用房、建筑物高度等方面的需求，而忽略了樓層高度、空間條件以及建筑安裝中的每個專用管道和設備所需的空間。

2) 安裝設計、給排水、電力、通風空調等專業交流不夠。在設計不同的安裝專業時，只關注建筑物內各功能管道和設備所需的空間和平面位置，而忽略與其他專業管道安裝的相互影響，特別是樓層走廊和設備之間的位置，局部管道及設備相對集中，管道交叉集中現象嚴重。不正確的安裝會造成局部位置實際可使用高度或空間被不斷壓縮，為建筑物日后的正常使用帶來隱患，而且對建筑物整體的使用質量都有很大的影響。

3) 安裝程序的系統性優化不足。對于功能復雜、管道安裝量特別大的項目，應考慮建筑的所有功能，若只單方面考慮投資，則會導致安裝設計方案無法有效結合建筑方案和空間等使用條件，尤其是在改造項目中。例如，在舊寫字樓或廠房的基礎上，酒店對原有房間進行改造等。總包設計未能與專業安裝設計進行有效溝通和協調，忽視了整體管道配置對建筑平面和空間的要求，忽視了整體管道安裝后期和設備使用檢修等問題。此外，也沒有與其他安裝專業人員就管道安裝情況進行廣泛的探索和交流。

2．2 主體結束后建筑功能及布局變化大的綜合管線設置

很多大型綜合體在二次改造時，利用原有樓層的功能或局部位置進行了調整，導致該部位原有配電、噴灑、控煙、通風和空調等需要根據變化要求進行調整或增加管道控制系統。尤其是在地下空間的位置，上層的相對高度不僅小，而且綜合線路本身的布局更是繁雜，電纜平臺、通風管道和水系統管道等調整難度極大。一是事先未考慮線路通道空間的預留，要調整的電纜橋架、通風管道、消防管道只能從主體大梁下口穿越。二是橋架，通風管道的容積比較大，消防和空調管道的數量和直徑都很大，導致這個站點的電纜平臺，防火、通風和給排水管道等密密麻麻的道口，壓低了樓層高度，甚至發生碰撞。三是只考慮每一個安裝部分的管道功能，沒有考慮到整線安裝的可行性和是否符合圖紙和規范的要求，甚至減少了未許可部分的風管、水管及橋架的尺寸;各種管道之間應設置的安全距離、避讓手段和后續維修的可能性也未考慮在內。

2．3 施工因素

1) 主體施工完成后，施工管理中各專業分包商或團隊的安裝，總包施工未能有效引導各專業分包商或團隊在安裝協調優化前完成整線。給排水、消防、電力、通風空調等專業分包商或施工隊，根據各自施工部門的圖紙，各自占據前梁下有利的空間和位置，確保線路施工路徑和空間位置。容易出現的問題是施工的管線在集中交叉部位時，只能拐彎避讓或爬升盤彎。

2) 管道安裝的優化沒有嚴格按照標準圖集的規范和要求執行。不控制堵線原則，不了解標準對各類線路集中安裝時如何調整間距的要求等。在優化過程中，不可避免地會在線路的密集部位使用與標準圖集不同或超出標準圖集范圍的支吊架形式或共用支架形式。同時，現場缺乏合理的支吊架深化和施工方案[1-2]。

3 綜合支吊架在走廊機電管線的設計與布置應用

3．1 項目概況

山西科技創新城綜合服務平臺項目位于太原市化章街與機場東路交叉口東南角，總建筑面積175 308．55 m2，共分A，B，C 三個樓座。其中A 座地下2 層，地上9 層，建筑高度40．20 m; B 座地下1 層，地上5 層，建筑高度26．20 m;C 座地下1 層，地上5 層，建筑高度26．20 m;由山西四建集團有限公司設計施工總承包。其中各層層高及吊頂標高、梁下安裝的高度如表1 所示。

表1 各層層高及吊頂標高、梁下安裝的高度

本項目安裝工程一共分為排水、空調、消防、弱電、強電等，各層走廊各類管道密布，交叉現象明顯。此外，甲方要求較高的吊頂標高，而實際上給設備安裝留下的空間較小，嚴重影響施工和標高控制。

3．2 運用綜合管線BIM

考慮到項目管線布置的復雜性，項目邀請了設計師在設計階段就建立起綜合管線BIM。在BIM 管道的集成過程中，熟悉相關國家現行標準的制定、圖集的安裝、集成布局和確定通過空間的線路。管道的專業人員結合施工方案，管網運行，掌握荷載類型，靜荷載，水平和垂直應力場，了解常用支座的類型選擇、深化和計算以及共用支架對影響建筑結構受力情況等。在建立BIM 流程時，應明確定義用于后續施工的支架的形狀、間距和分類要求。如果支架形狀與圖集不同，則應單獨計算后確定。另外，在設計階段建立一體化BIM 線路，可以在設計階段及時掌握管網一體化布局的路徑、位置和空間交叉狀態，使各管網的整體布局專業系統設備在樓體更加合理規范，減少后期管線變更，最大限度節約投資[3-6]。

3．3 各層綜合支架研究及應用

1)-1 層走道綜合支架。地下室走道內各種主管線合計16 道，遵循“小管讓大管”“有壓讓無壓”的原則，研究了橋架排在最上層，風管及噴淋、給水主管道在中間，空調水主管道在最下方的基本方案。同時根據計算各種管線的理論重量，結合山西省支架標準圖集的做法，優化出的綜合支架做法見圖1。

本綜合支架安裝空間共分4 層，根據計算各種管線的理論重量，結合山西省支架標準圖集的做法，支架外框選用兩根16 號槽鋼，背靠背焊接，在頂板上采用10 mm厚300 mm×300 mm 的鋼板在頂板上，下方焊接槽鋼，鋼板采用兩根D16 ×120 mm 的膨脹螺栓固定，兩根D16 ×250 mm 的雙頭螺栓穿過頂板樓板上下固定，綜合支架第一層放置橋架，橫梁采用12 號槽鋼，橋架高度為200 mm，考慮到今后穿電纜及橋架蓋板安裝的需要，預留了50 mm 的操作距離，限定橋架的安裝空間為250 mm。第二層放置空調送風管及噴淋主管道，橫梁采用12 號槽鋼，風管高500 mm，加上保溫厚度上下各30 mm，考慮20 mm 的余量，限定第二層的安裝空間為580 mm。第三層放置排風及排煙風管，橫梁采用12 號槽鋼，風管高500 mm，加上排風風管保溫厚度上下各20 mm，考慮20 mm 的余量，限定第三層的安裝空間為580 mm。第四層放置空調水主管道及地暖主管道，最大管外徑426 mm，保溫厚度45 mm，考慮空調水支管(DN200 mm)從空調水主管道上方開口焊接的高度要求需要280 mm的空間，限定第四層的安裝空間為800 mm。這樣下來，梁下安裝的凈空高度為2 400 mm，未超過業主要求的2．4 m 的高度;支架底距地凈高為3．71 m。由于支架最上層布設橋架，因此將所有支架采用40 ×4 鍍鋅扁鋼。

鋼焊接起來，作為接地，將扁鋼與每層預留的接地扁鋼可靠焊接，確保安全。確保考慮吊頂及地面做法所需的高度為300 mm，保證了業主限定的3． 2 m的標高要求。

2) 地上標準層走道內綜合支架研究及應用。地上標準層走道內共有各種管線7 趟，參照-1 層綜合支架的做法，考慮到樓層較低，制定本綜合支架安裝空間共分2 層，根據計算各種管線的理論重量，結合山西省支架標準圖集的做法，支架總寬度為2 551 mm 及2 551 mm。支架選用6 號槽鋼，頂板鋼板選用10 mm 厚200 mm ×200 mm 與槽鋼焊接，選用4 根D10 ×100 mm 的膨脹螺栓與頂板固定，橋架與排風主管放置在支架第一層，橋架高100 mm，風管高200 mm，風管保溫厚20 mm，所需梁下的凈空高為240 mm，因此限定第一層含槽鋼的高度為300 mm，支架的接地做法與-1 層做法一致，確保安全。第二層放置新風管及空調水主管道、噴淋主管道，風管高200 mm，風管保溫厚20 mm，所需梁下的凈空高240 mm，因此限定第二層含槽鋼的高度為300 mm。如果遇到水管與風管水平交叉，采取利用頂板與梁之間的空間內水管繞風管敷設的要求，在水管上翻處加排氣閥，下翻處加泄水閥，滿足限定600 mm 的安裝空間。梁下安裝的凈空含支架為600 mm，滿足了業主要求600 mm 的要求。東西向及南北向走道綜合支架排布見圖2，圖3。安裝完成圖見圖4。

圖2 東西向走道綜合支架排布

圖3 南北向走道綜合支架排布

4 結語

通過對山西科技創新城綜合服務平臺項目各層走道內管線綜合支架的研究與應用，進行技術創新，使本項目的各種管線布置趨于合理，項目的不同線路在有限的空間內合理流線排布各種線路，滿足要求設計和功能規范，減少管線的水平交叉，使得管線更加美觀，最大化減少管線安裝的高度，以滿足吊頂要求。