李浩，趙小飛，吳永江，熊信誠

（中建四局安裝工程有限公司，貴陽 550000）

1 引言

相較于傳統(tǒng)支吊架類型，預(yù)制化支吊架在施工安全及便捷性、節(jié)能環(huán)保、施工經(jīng)濟(jì)性等方面優(yōu)勢明顯，成為支吊架施工的重點(diǎn)發(fā)展方向，有必要對預(yù)制化支吊架在建筑機(jī)電工程中的應(yīng)用經(jīng)驗做總結(jié)分析。

2 超高層預(yù)制化支吊架設(shè)計要點(diǎn)

支吊架設(shè)計是預(yù)制化支吊架施工的重要構(gòu)成部分，以往預(yù)制支吊架設(shè)計多在CAD 軟件環(huán)境下進(jìn)行，將各專業(yè)二維圖紙相疊加，大致分析各類管線的位置和走向，由此帶來的問題就是最終的施工方案與施工現(xiàn)場環(huán)境無法充分契合，導(dǎo)致施工過程存在較大的不確定性。另外，設(shè)計過程對設(shè)計人員的空間想象力和設(shè)計經(jīng)驗要求較高，導(dǎo)致設(shè)計過程需要耗費(fèi)大量時間。BIM 技術(shù)的應(yīng)用使得以上問題得到有效解決，BIM 系統(tǒng)可構(gòu)建支吊架施工三維立體模型，使設(shè)計人員能夠立體化觀察支吊架各項參數(shù)信息。同時，利用系統(tǒng)的自動碰撞檢驗功能，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷并加以改進(jìn)，使得最終的施工方案更具可行性。

預(yù)制化支吊架設(shè)計流程如2.1～2.5 節(jié)所述。

2.1 模型構(gòu)建

為盡可能使支吊架施工方案與施工現(xiàn)場條件相契合，減少安裝誤差，在方案設(shè)計之前需進(jìn)行施工現(xiàn)場模型構(gòu)建。注意建模過程應(yīng)確保超高層建筑基建結(jié)構(gòu)、機(jī)電工程的尺寸精度，正式管線排布之前，需對施工現(xiàn)場各構(gòu)件的實際標(biāo)高、位置、尺寸等做詳細(xì)測量和核對，常用方法包括尺量、激光測距、三維掃描等，將施工現(xiàn)場采集到的實際數(shù)據(jù)添加到三維模型當(dāng)中【1】。如圖1 所示為支吊架模型示意。

圖1 支吊架三維模型

2.2 管線排布

管線排布方案必須與支吊架實際施工需求相適應(yīng)，處于同一水平面管線的底端應(yīng)對齊，保溫層、變徑等特殊管件和配件的布置均需符合實際情況。管線排布的技術(shù)原則是：（1）大管優(yōu)先原則；（2）無壓管優(yōu)先原則；（3）不可彎管優(yōu)先原則；（4）主干管優(yōu)先原則；（5）供熱、供水管優(yōu)先原則。另外，管線排布還應(yīng)預(yù)留足夠的空間用以管線及配件安裝、維修、建筑內(nèi)部裝修等活動，一般不低于500mm。

2.3 支吊架布置

支吊架布置過程中，利用BIM 軟件構(gòu)建支吊架參變族，其中，全部型鋼的尺寸參數(shù)均需使用共享參數(shù)驅(qū)動，如支吊架標(biāo)高、寬度、立柱規(guī)格、橫擔(dān)數(shù)量及規(guī)格、橫擔(dān)距離等。正式布置之前，完成支吊架型鋼材料規(guī)格參數(shù)的估算。支吊架布置應(yīng)采用逐個、依次的方式進(jìn)行，確保間距合理、外觀整齊，為后期安裝操作提供便利。

2.4 參數(shù)計算

參數(shù)計算指的是對支吊架系統(tǒng)中最不利位置的計算，可與支吊架布置同時進(jìn)行，保證所選型鋼材料的尺寸、規(guī)格與其承受荷載水平相適應(yīng)。

參數(shù)計算在Office 表格中進(jìn)行，利用專門的公式及輔助軟件，對支吊架各特殊節(jié)點(diǎn)的受力情況做深入分析。參數(shù)計算內(nèi)容包括：

1）依照管線剛度、強(qiáng)度等級，計算最大允許跨距。

其中，按管線剛度計算的公式為：

式中，Lmax為最大允許跨度；q 為管道長度計算荷載；Et為剛性彈性模量；I 為管道截面慣性矩；i0為管道坡度。

按管線強(qiáng)度計算的公式為：

式中，W 為管道截面抗彎系數(shù)；φ 為管道橫向焊縫系數(shù)；[δ]t為鋼管許用應(yīng)力。

2）計算支吊架所受的水平和縱向荷載。

3）對支吊架結(jié)構(gòu)做簡化處理，將綜合支吊架轉(zhuǎn)化為剛性支吊架，然后依照靜力方程計算其內(nèi)力、最大剪力和彎矩。

4）利用橫梁抗彎強(qiáng)度核算公式及橫梁抗剪強(qiáng)度公式計算支吊架橫梁型鋼尺寸及規(guī)格。

5）計算支吊架立柱的抗拉強(qiáng)度及抗彎強(qiáng)度。

6）利用支吊架生根形式計算錨栓的抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度。

2.5 方案生成

支吊架管線布置、排布完成且通過合理性檢驗后，可從系統(tǒng)中輸出可被支吊架施工所參考的各類圖紙，如綜合管線圖、專業(yè)圖、剖面圖等。各項圖紙中的信息點(diǎn)應(yīng)清晰、完善，詳細(xì)表明每一設(shè)計節(jié)點(diǎn)的意圖?；贐IM 系統(tǒng)的預(yù)制化支吊架設(shè)計采用共享參數(shù)進(jìn)行，因此，依靠軟件自帶的功能可直接完成明細(xì)表的導(dǎo)出。對明細(xì)表做適當(dāng)調(diào)整，可得到預(yù)制化支吊架的下料單，其中，包括與支吊架預(yù)制有關(guān)的全部參數(shù)信息，對其做合理性檢驗，合格后即可進(jìn)入正式的支吊架預(yù)制環(huán)節(jié)。

3 超高層預(yù)制化支吊架施工要點(diǎn)

3.1 支吊架預(yù)制

3.1.1 預(yù)制準(zhǔn)備

支吊架預(yù)制之前，需再次檢查各類圖紙及有關(guān)文件的完善性、合理性，查看預(yù)制過程使用機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，核對支吊架預(yù)制材料的型號、規(guī)格等是否與圖紙要求相一致。

3.1.2 材料檢查

依照預(yù)制設(shè)計圖紙，逐項檢查支吊架材料的型號、規(guī)格、材質(zhì)等，確保各材料外觀完好，無裂縫、破損、變形等質(zhì)量缺陷，要求吊桿平直、螺紋完好、整齊。

材料核對、檢查無誤后，對其做初步表面處理，清除材料表面的油污、銹漬、泥土等雜質(zhì)。若材料表面附著油污，可使用堿性溶液或乳化劑做脫脂處理，后使用清水將材料表面殘留的化學(xué)試劑完全清除，干燥后使用。

3.1.3 下料打磨

依照預(yù)制支吊架設(shè)計圖紙中的尺寸參數(shù)，對原材料做機(jī)械加工，使用剪板機(jī)或無齒鋸切割型鋼，嚴(yán)禁采用火焰切割。將型鋼切口處的毛刺打磨干凈，保證切口平滑，進(jìn)行開孔作業(yè)。開孔作業(yè)同樣需嚴(yán)格依照圖紙要求進(jìn)行，使用鉆床或手槍鉆操作，嚴(yán)禁以電氣焊進(jìn)行開孔。

3.1.4 部件組裝

依照圖紙中給出的外觀參數(shù)，將支吊架組件組裝固定為指定姿態(tài)，同時，及時核對部件組裝方向、位置、垂度等是否達(dá)標(biāo)，其中垂度檢查可采用鋼板尺和角尺進(jìn)行，要求將垂度誤差控制在 3mm 以內(nèi)【2】。

3.1.5 焊接作業(yè)

將組裝成型的支吊架焊接為統(tǒng)一整體，焊接操作的重點(diǎn)在于焊縫質(zhì)量的控制，同時注意支吊架各部分的支護(hù)，避免焊接過程中發(fā)生變形。焊接后的焊縫應(yīng)平整光滑，不得存在裂縫、焊瘤、氣泡等缺陷。

3.1.6 表面處理

表面處理包括表面除銹和刷漆2 部分。支吊架焊接完畢且焊縫檢查合格后，選用噴砂或打磨的方式清除支吊架表面銹漬，要求除銹等級在Sa2.5，徹底清除鋼材料表面的銹漬、氧化皮等，露出原本的金屬光澤。除銹完成后進(jìn)行刷漆作業(yè)，底漆和面漆各涂刷2 遍，其中2 遍底漆和1 遍面漆在預(yù)制車間內(nèi)完成涂刷，最后一道面漆在風(fēng)管安裝完成后涂刷。第一道底漆應(yīng)在支吊架除銹完畢的4h 內(nèi)進(jìn)行，避免支吊架再次出現(xiàn)銹蝕污染。刷漆過程應(yīng)保證漆面均勻、光滑，嚴(yán)禁出現(xiàn)掉毛現(xiàn)象，對于涂刷不到位的位置及時進(jìn)行補(bǔ)刷作業(yè)，保證整個漆膜的連續(xù)性。之后的底漆和面漆需在前一道漆膜表面干透后進(jìn)行。

3.2 支吊架安裝

處理完畢的支吊架成品依照編號運(yùn)輸至指定安裝位置，按照設(shè)計圖紙完成支吊架安裝。為確保支吊架安裝質(zhì)量達(dá)標(biāo)，可先安裝支吊架根部筋板，使用水平儀控制安裝精度，檢測達(dá)標(biāo)后再安裝架體。

3.3 成效分析

表1 展示了某超高層建筑依照上述流程開展支吊架施工的施工成本節(jié)約情況，最終實現(xiàn)成本節(jié)約234 015.26 元，施工經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢明顯，且施工過程未出現(xiàn)任何安全及質(zhì)量問題，支吊架各項質(zhì)量檢測均達(dá)標(biāo)，說明施工方案可行性較高，值得推廣借鑒。

表1 預(yù)制化支吊架施工成本節(jié)約情況

4 結(jié)語

支吊架施工是建筑機(jī)電工程施工的難點(diǎn)，借助BIM 技術(shù)輔助支吊架設(shè)計及安裝工作開展，可幫助解決支吊架施工難題，使得預(yù)制化支吊架在現(xiàn)代建筑內(nèi)體系中得到更廣泛的應(yīng)用。