暖通工程鋼骨架金屬風(fēng)管施工方法的應(yīng)用與淺析

付小勇

中建四局安裝工程有限公司，中國·貴州 貴陽 550000

1 引言

隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，建筑規(guī)模越來越大，大型城市綜合體越來越多，功能性設(shè)計(jì)及空間節(jié)約要求越來越高。滿足建筑功能的需要，建筑物內(nèi)大管徑金屬風(fēng)管日趨增多，同時(shí)為節(jié)省建筑空間，多將大管徑金屬風(fēng)管布設(shè)在緊貼剪力墻、墻角、井道壁等建筑結(jié)構(gòu)位置。此類設(shè)計(jì)雖釋放了更多建筑空間，滿足了建筑暖通功能得以實(shí)現(xiàn)和后期運(yùn)行經(jīng)濟(jì)可靠；但其超大的管徑設(shè)計(jì)及緊貼構(gòu)筑物的布置方式，給過程施工安裝帶來了很大的技術(shù)難度和安全風(fēng)險(xiǎn)，尤其是井道內(nèi)豎向通風(fēng)管道。用傳統(tǒng)工藝方法對(duì)金屬風(fēng)管進(jìn)行拼裝、組對(duì)法蘭處螺栓連接安裝，受限操作空間，貼墻一側(cè)法蘭螺栓難以有效連接緊固，不能保證系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)可靠；同時(shí)大管徑金屬風(fēng)管在施工現(xiàn)場轉(zhuǎn)運(yùn)、安裝不僅會(huì)增加結(jié)構(gòu)預(yù)留、鑿打、修補(bǔ)工程量，浪費(fèi)資源、制約工期，而且安全風(fēng)險(xiǎn)大，施工效率低。通過對(duì)大管徑金屬風(fēng)管施工方法探究和現(xiàn)場實(shí)踐，將傳統(tǒng)工藝方法優(yōu)化改進(jìn)為型鋼骨架掛板鉚接工藝方式，突破了建筑結(jié)構(gòu)對(duì)常規(guī)工藝技術(shù)的限制，降低了施工空間需求，減少了與土建的交叉作業(yè)和結(jié)構(gòu)破壞量，很大程度提高了施工質(zhì)量可靠性、施工安全可靠性，使工程實(shí)施更經(jīng)濟(jì)、更高效、更節(jié)約、更環(huán)保。有很好的實(shí)用性和借鑒意義。

2 大管徑金屬風(fēng)管設(shè)計(jì)常見問題分析

①隨著單項(xiàng)工程建筑體量不斷增大，單個(gè)系統(tǒng)風(fēng)量流通需求越來越大，受限沿程阻力控制及設(shè)備選型要求，風(fēng)管截面積設(shè)計(jì)越來越大；在材料物理性能不變的前提下，風(fēng)管中心撓度隨風(fēng)管邊長增大而增大；對(duì)大管徑金屬風(fēng)管，外表面需做密集加固處理[1]。

②大管徑金屬風(fēng)管自身空間占用大，四周需附加預(yù)留施工操作空間，需占據(jù)大量建筑內(nèi)部空間；而當(dāng)代建筑對(duì)空間布局和使用率要求較高，為滿足空間設(shè)計(jì)要求，管道大多以緊貼建筑結(jié)構(gòu)布設(shè)為主，對(duì)施工空操作空間考慮不足。

③管壁阻力系數(shù)、管道抗腐蝕性能及造價(jià)成本控制要求高，金屬風(fēng)管多設(shè)計(jì)為鍍鋅薄鋼板法蘭風(fēng)管；為避免鍍鋅薄鋼板風(fēng)管鋅層破壞，對(duì)工藝限制性較強(qiáng)。

3 金屬風(fēng)管傳統(tǒng)工藝技術(shù)在大管徑金屬風(fēng)管上面臨的施工難點(diǎn)淺析

①傳統(tǒng)金屬風(fēng)管工藝技術(shù)主要工序?yàn)轱L(fēng)管預(yù)制、法蘭制作、風(fēng)管組合、加固成型、管道轉(zhuǎn)運(yùn)、組對(duì)吊裝、風(fēng)管固定與法蘭螺栓連接緊固。對(duì)長邊尺寸b≤2500mm 的金屬風(fēng)管具有較強(qiáng)的實(shí)用性和普及率。

②大管徑金屬風(fēng)管主要指截面積不小于5 m2，且短邊尺寸不小于1500mm 的風(fēng)管；以通風(fēng)、排煙系統(tǒng)干管為主，多布設(shè)于設(shè)備轉(zhuǎn)換層、豎向管井內(nèi)。采用傳統(tǒng)工藝技術(shù)實(shí)施存在多個(gè)施工難點(diǎn)。

③大管徑金屬風(fēng)管板材選型較厚，常規(guī)風(fēng)管加工機(jī)具不能滿足風(fēng)管加工強(qiáng)度要求，風(fēng)管預(yù)制困難；施工現(xiàn)場拼裝場地、轉(zhuǎn)運(yùn)通道有限，風(fēng)管組合及加固、轉(zhuǎn)運(yùn)、組對(duì)等工序?qū)嵤├щy，功效低下。

④大管徑金屬風(fēng)管單節(jié)成品質(zhì)量及尺寸大，轉(zhuǎn)運(yùn)建筑安全風(fēng)險(xiǎn)較大，安全可靠性差。

⑤施工操作空間要求高，需提前對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)通道、吊裝口做大量結(jié)構(gòu)預(yù)留或結(jié)構(gòu)鑿除，不僅制約工程進(jìn)度，浪費(fèi)空間資源及施工材料，污染環(huán)境，且施工工藝難以得到保障，尤其是靠剪力墻安裝的風(fēng)管法蘭處難以有效連接緊固。

4 鋼骨架風(fēng)管工藝原理及施工要點(diǎn)

4.1 鋼骨架風(fēng)管工藝原理

即根據(jù)金屬風(fēng)管設(shè)計(jì)尺寸，將管道外輪廓、外加固及承重支架采用深化、預(yù)制焊接安裝成一個(gè)整體型鋼骨架框，作為金屬風(fēng)管薄鋼板成型搭接固定、整體支撐及承重構(gòu)件（局部設(shè)有落地支撐型鋼），待型鋼骨架框安裝焊接完成并檢驗(yàn)合格后，直接在鋼骨架內(nèi)側(cè)鉚接固定規(guī)格尺寸較小的鍍鋅薄鋼板預(yù)制板，使之形成一條強(qiáng)度可靠、氣密性及內(nèi)部氣流組織優(yōu)良的金屬通風(fēng)管道[2]。

4.2 鋼骨架風(fēng)管施工要點(diǎn)

①嚴(yán)控工藝流程、注重工程品質(zhì)。工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

②深化設(shè)計(jì)、方案先行。提前根據(jù)金屬風(fēng)管設(shè)計(jì)尺寸、現(xiàn)場結(jié)構(gòu)布局及安裝放線復(fù)核結(jié)果等基礎(chǔ)資料，應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)金屬風(fēng)管型鋼骨架框布局定位、鋼骨架及薄鋼板預(yù)制尺寸規(guī)格進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，對(duì)后續(xù)安裝成型進(jìn)行深化建模；在深化設(shè)計(jì)的成果上，結(jié)合暖通工程、鋼結(jié)構(gòu)工程相關(guān)施工規(guī)范要求和工藝標(biāo)準(zhǔn)，編制施工方案指導(dǎo)實(shí)施。

③化整為零、預(yù)制提效。將整條金屬風(fēng)管按現(xiàn)場軸線或樓層分布進(jìn)行安裝分段，按深化設(shè)計(jì)及放線定位，對(duì)各分段中不便加工、轉(zhuǎn)運(yùn)安裝的整段風(fēng)管，在加工廠內(nèi)分別對(duì)型鋼骨架、L 型薄鋼板細(xì)化預(yù)制成規(guī)格尺寸小、質(zhì)量輕，便于迅速轉(zhuǎn)運(yùn)、拼接的半成品預(yù)制件運(yùn)至安裝點(diǎn)按方案直接拼裝成型。

鋼骨架鍍鋅鋼板風(fēng)道骨架主骨架安裝模擬示意圖（豎向主管）見圖2。

圖2 鋼骨架鍍鋅鋼板風(fēng)道骨架主骨架安裝模擬示意圖（豎向主管）

④主次分明，順序施工。先完成型鋼骨架框的安裝與固定，在現(xiàn)有型鋼骨架框支撐及承重構(gòu)件上，再借助吊籃、升降平臺(tái)、跳板等施工機(jī)具搭建可靠施工平臺(tái)進(jìn)行預(yù)制薄鋼板固定成型。

鋼骨架金屬風(fēng)管掛板安裝模擬示意圖（豎向主管）見圖3。

圖3 鋼骨架金屬風(fēng)管掛板安裝模擬示意圖（豎向主管）

⑤管內(nèi)作業(yè)，釋放空間。在管道型鋼骨架上掛板施工時(shí)，采取操作人員在管道內(nèi)部作業(yè)的方式，對(duì)事先預(yù)制的薄鋼板半成品與型鋼骨架搭接定位，選用十字槽盤頭自攻自鉆螺釘在型鋼骨架上鉚接固定成型。釋放傳統(tǒng)工藝方法在管外連接固定時(shí)所必須預(yù)留的操作空間。

⑥鉚接工藝，保護(hù)材質(zhì)。當(dāng)前，金屬風(fēng)管為滿足管道防潮、防腐及表面沿程阻力系數(shù)，對(duì)薄鋼板的材質(zhì)選擇多為鍍鋅薄鋼板。相對(duì)焊接工藝在施焊時(shí)對(duì)鋅層的破壞及后續(xù)防腐工序，鉚接工藝可有效保護(hù)鋅層，增強(qiáng)鍍鋅薄鋼板在投用后的使用年限，節(jié)約運(yùn)行成本。

鋼骨架金屬風(fēng)管掛板鉚接固定節(jié)點(diǎn)詳圖見圖4。

圖4 鋼骨架金屬風(fēng)管掛板鉚接固定節(jié)點(diǎn)詳圖

5 鋼骨架風(fēng)管施工方法在超大金屬風(fēng)管上的應(yīng)用與淺析

5.1 鋼骨架風(fēng)管施工方法在工程實(shí)體中的應(yīng)用

鋼骨架風(fēng)管施工方法已在貴陽多個(gè)大型綜合體項(xiàng)目實(shí)體工程中得以應(yīng)用，成功解決了原設(shè)計(jì)規(guī)格尺寸為8000×2600mm 的超大金屬風(fēng)管；針對(duì)設(shè)計(jì)截面積大于5 m2的大管徑金屬風(fēng)管，累計(jì)已完成施工安裝總量約13000 m2[3]。對(duì)應(yīng)用該方法已施的實(shí)體工程，經(jīng)綜合評(píng)審，施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求，有效保證了施工進(jìn)度和預(yù)算控制，施工方法的創(chuàng)新和過程中的經(jīng)驗(yàn)積累及技術(shù)上的成熟應(yīng)用，取得了業(yè)內(nèi)人士的好評(píng)和良好效益。

5.2 社會(huì)效益淺析

一是，鋼骨架金屬風(fēng)管施工方法已突破傳統(tǒng)工藝技術(shù)的方式，解決了暖通工程中管徑超大、空間有限等特殊情況下的金屬風(fēng)管施工困難、成本高、安全可靠性差等系列問題；產(chǎn)生了一個(gè)規(guī)范的、安全可靠的、節(jié)約環(huán)保且經(jīng)濟(jì)高效的特殊施工方法，普及后將解決更多的實(shí)際問題。其次，該方法可使豎井內(nèi)風(fēng)管安裝所需的操作空間進(jìn)一步減小，讓豎井的尺寸可以在設(shè)計(jì)階段考慮得更小，當(dāng)管道截面積在5-20 m2區(qū)間范圍內(nèi)時(shí)，相對(duì)傳統(tǒng)工藝方法下的施工空間需求，每條立管將節(jié)約井道建筑面積約5.5 m2，從而在一定程度上達(dá)到節(jié)約資源的目的。

5.3 時(shí)間效益淺析

鋼骨架風(fēng)管施工方法，一化整為零的方式，將大管徑金屬風(fēng)管細(xì)化成便于轉(zhuǎn)運(yùn)和拼接的預(yù)制半成品，具有自身操作便捷、施工高效的特點(diǎn)[4]。施工安裝前不需協(xié)調(diào)土建專業(yè)做大量結(jié)構(gòu)預(yù)留或鑿除，過程中對(duì)已施工完成的砌體結(jié)構(gòu)破壞小，大大減少了安裝工程、砌體工程收尾工作量，交叉作業(yè)少、互不制約，可有效縮短施工周期。

5.4 經(jīng)濟(jì)效益淺析

針對(duì)大管徑金屬風(fēng)管，應(yīng)用鋼骨架風(fēng)管施工方法可直接節(jié)約人工、機(jī)具及安全措施投入，節(jié)約工程直接成本；同時(shí)縮短工期、節(jié)約建筑空間，且成型管道無需采用內(nèi)加固，管內(nèi)氣流組織較好，系統(tǒng)運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)節(jié)能。

6 結(jié)語

在國家供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革促推建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的大背景下，對(duì)工程建設(shè)高效經(jīng)濟(jì)、節(jié)能環(huán)保、綠色低碳、科技引領(lǐng)、品質(zhì)安全等領(lǐng)域提出了更高的要求。論文僅從暖通工程發(fā)展過程中遇到的實(shí)際問題出發(fā)，結(jié)合行業(yè)要求進(jìn)行研討而成，謹(jǐn)獻(xiàn)給廣大業(yè)內(nèi)人士閱讀參考。愿大家一同攜手，為建筑業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展作出更多的引領(lǐng)與貢獻(xiàn)。