多孔 C 型鋼復(fù)合風(fēng)管綜合支架經(jīng)濟技術(shù)比選研究

陳萍萍

（中鐵十六局集團城市建設(shè)發(fā)展有限公司，北京 100018）

0 引言

隨著我國城市建設(shè)的快速發(fā)展，以及環(huán)保要求的不斷升級，新型建筑材料層出不窮，通風(fēng)管道的制作工藝及材料的更替成為該行業(yè)優(yōu)勝劣汰的重要競爭途徑。復(fù)合風(fēng)管暨采用復(fù)合板材，現(xiàn)場加工制作、安裝的通風(fēng)管道工藝，運用日益廣泛。復(fù)合板材采用機械化生產(chǎn)，具有表面光滑平整、空氣輸送效率高、導(dǎo)熱系數(shù)低、保溫性能佳以及隔音、吸音效果好等優(yōu)點，但同負荷條件下，復(fù)合風(fēng)管強度及穩(wěn)固性低于普通金屬風(fēng)管。

復(fù)合風(fēng)管的加固、連接與支撐是系統(tǒng)穩(wěn)定的關(guān)鍵。以往項目常利用 C 型鋼質(zhì)量輕、易加工成型的材料特性，作為風(fēng)管及閥門部件的橫擔(dān)，內(nèi)支撐、連接件等部位則使用其他材料單獨加工安裝。本項目復(fù)合風(fēng)管制作安裝過程中，在利用多孔 C 型鋼作為支吊架的同時，充分利用材料特性，充當(dāng)外加固、連接件，搭配鍍鋅絲桿等材料，組成綜合支架，在保證風(fēng)管強度和穩(wěn)固性的情況下，優(yōu)化工序，節(jié)約成本，提高工效。

1 工程概況

科爾沁馬城（那達慕文化園）-賽事大樓工程項目屬于一類高層民用建筑，酒店總建筑面積 112 764.81 m2，其中地上建筑面積 80 180.77 m2，地下面積 32 584.04 m2，單層最高層高達 9 m。項目通風(fēng)及空調(diào)風(fēng)管選用無甲醛環(huán)保消聲風(fēng)管，密度為 96 kg/m3，厚度 25 mm，燃燒等級為 A 級不燃［1］。無甲醛環(huán)保消聲風(fēng)管屬于復(fù)合風(fēng)管，選用無甲醛環(huán)保消聲板材，現(xiàn)場加工制作安裝，一次成形。風(fēng)管工程量約 1.6 萬 m2，其中周長＞2 000 mm 的風(fēng)管合計 1 .038 萬 m2。

2 多孔 C 型鋼綜合支架技術(shù)原理及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 多孔 C 型鋼綜合支架施工技術(shù)原理

多孔 C 型鋼綜合支架可多種方式組合使用，根據(jù)風(fēng)管的尺寸大小及具體支撐、加固部位，由多孔 C 型鋼、Φ8 mm 或Φ10 mm 鍍鋅絲桿、螺栓、墊圈、平面直角角碼固定片及風(fēng)管加固墊片進行制作組合。對于小尺寸風(fēng)管，多孔 C 型鋼可替代角鋼作為吊架橫擔(dān)，利用已有孔洞進行絲桿螺栓固定；對于大尺寸風(fēng)管，可利用多孔 C 型鋼作為外加固，采用鍍鋅絲桿作為風(fēng)管內(nèi)支撐，利用墊圈及風(fēng)管加固墊片固定內(nèi)部，外部利用多孔 C 型鋼抱箍，使用螺母將內(nèi)部鍍鋅絲桿同多孔 C 型鋼鎖定，形成外龍骨，對多孔 C 型鋼四角采用平面直角角碼進行固定，防止架體變形，增加穩(wěn)固性，底部多孔 C 型鋼左右各預(yù)留 10 cm，可作為風(fēng)管橫擔(dān)吊點，增加風(fēng)管強度，其目的和作用代替了傳統(tǒng)角鋼作為風(fēng)管的加固支撐體系，在規(guī)避傳統(tǒng)角鋼支架焊接、開孔、刷漆及可調(diào)節(jié)、再利用率低等缺點的同時，保證了施工質(zhì)量，實現(xiàn)其操作靈便、工效快等優(yōu)勢。

2.2 多孔 C 型鋼綜合支架可行性分析

2.2.1 過載試驗

選取本工程通風(fēng)系統(tǒng)中，最大尺寸的風(fēng)管 2 節(jié)，2 000 mm×1 000 mm，總長度為 2.4 m，利用多孔 C 型鋼綜合支架加工制作懸吊，其中風(fēng)管多孔 C 型鋼外固定架 2 個，連接件 4 組，組合架 2 個，總重量約為 47.56 kg；同時使用 2 個重物均勻懸掛于 2 個多孔 C 型鋼組合架體上，重物荷載約為風(fēng)管總重量的二分之一，懸掛時間為 12 h。經(jīng)過載試驗證明，多孔 C 型鋼綜合支架無變形，風(fēng)管無變形，風(fēng)管結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，無開裂現(xiàn)象，滿足支架的承載需求。

2.2.2 強度及穩(wěn)固性檢查

對加工的復(fù)合風(fēng)管進行現(xiàn)場檢驗，依次檢查各尺寸風(fēng)管，通過對風(fēng)管壓重、擠壓，確定風(fēng)管滿足抗外力需求，通過對風(fēng)管內(nèi)部對撐施壓，確定風(fēng)管滿足抗內(nèi)壓需求，風(fēng)管強度良好；對已加固風(fēng)管進行對角擠壓，左右晃動，風(fēng)管無變形，穩(wěn)固性良好。在風(fēng)管安裝完成后，對風(fēng)管進行耐壓強度及漏風(fēng)量測試，試驗合格，風(fēng)管無變形、開裂，滿足使用功能。

2.3 多孔 C 型鋼綜合支架的施工應(yīng)用技術(shù)

2.3.1 復(fù)合風(fēng)管內(nèi)加固支撐加工

根據(jù)風(fēng)管的規(guī)格尺寸，在 A（或 B）≥800 mm 時，每隔 600～800 mm 間距在風(fēng)管上安一副加固桿件，且單向加固；當(dāng) A 和 B≥800 mm 時，需雙向加固，風(fēng)管常用內(nèi)支撐進行加固。復(fù)合風(fēng)管板材質(zhì)地較軟，重量輕，當(dāng)風(fēng)管管徑過大，易產(chǎn)生變形，因此，對尺寸較大的風(fēng)管，需進行內(nèi)支撐加固，以保證風(fēng)管的強度及穩(wěn)固性［2］，如圖 1 所示。

圖1 風(fēng)管內(nèi)支撐加固示意圖［3］

2.3.2 多孔 C 型鋼單吊架

當(dāng)風(fēng)管尺寸較小，周長≤3 20 0 m m 或長邊 A＜1 500 mm 時，板材強度滿足風(fēng)管強度要求，可不需要外加固加強，風(fēng)管內(nèi)支撐可采用Φ8 mm 或Φ10 mm 鍍鋅絲桿上下對拉固定，支架可直接采用多孔 C 型鋼作為橫擔(dān)，直接進行吊裝，如圖 2 所示。

圖2 多孔 C 型鋼單吊裝示意圖

2.3.3 多孔 C 型鋼連接件

當(dāng)風(fēng)管尺寸較大，在三通、彎頭、變徑連接時，容易出現(xiàn)開口、斷裂的情況，傳統(tǒng)常規(guī)接口加固采用 PVC 法蘭或鋁合金法蘭連接。現(xiàn)采用多孔 C 型鋼作為連接件，在風(fēng)管雄雌接口處，利用長 40～50 cm 多孔 C 型鋼，作為風(fēng)管固定連接件，利用鍍鋅絲桿進行風(fēng)管對拉支撐連接，連接點位為 3～5 處，連接件間隙為 500～600 mm，不低于 2 組，根據(jù)風(fēng)管尺寸合理分配，既起到風(fēng)管接口薄弱處內(nèi)支撐的作用，又可作為風(fēng)管接口連接加固，保證風(fēng)管安裝質(zhì)量，如圖 3 所示。

圖3 多孔 C 型鋼作內(nèi)支撐及連接件示意圖

2.3.4 多孔 C 型鋼外加固

周長＞4 000 mm 或邊長≥1 500 mm 的風(fēng)管增加外加固，外加固采用鍍鋅多孔 C 型鋼制作成抱箍狀，四周箍緊風(fēng)管［4］，如圖 4 所示。多孔 C 型鋼四角采用平面直角角碼固定片及自攻螺絲固定，防止結(jié)構(gòu)變形，內(nèi)部采用Φ10 mm 的鍍鋅絲桿內(nèi)支撐，上下對拉，外部用螺母鎖死，防止風(fēng)管塌陷，兩側(cè)采用長度為 8～10 cm 的鍍鋅絲桿，內(nèi)外鎖死固定，增加大尺寸風(fēng)管的穩(wěn)固性及強度，如圖 5 所示。

圖4 多孔 C 型鋼外加固示意圖

圖5 平面直角角碼固定片加固示意圖［5］

2.3.5 多孔 C 型鋼組合架

在多孔 C 型鋼外加固的基礎(chǔ)上，風(fēng)管底部多孔 C 型鋼兩端各預(yù)留 10 cm，作為風(fēng)管承重吊裝使用。底部多孔 C 型鋼既可作為風(fēng)管吊架橫擔(dān)，又可作為風(fēng)管外加固龍骨，如圖 6 所示。

圖6 多孔 C 型鋼綜合支架示意圖

對于大尺寸復(fù)合風(fēng)管，既增加了風(fēng)管的強度，提高了風(fēng)管的穩(wěn)固性，又可防止風(fēng)管移位，同時節(jié)約型材，減輕風(fēng)管整體重量。

2.3.6 多孔 C 型鋼綜合支架運用

多孔 C 型鋼作復(fù)合風(fēng)管支撐架，其形式多樣，可根據(jù)風(fēng)管尺寸、樣式、結(jié)構(gòu)進行組合，靈活變化，綜合運用在大尺寸風(fēng)管三通、彎頭、變徑等連接處，如圖 7 所示為風(fēng)管內(nèi)支撐、外加固、連接件組合架的綜合運用，在小尺寸風(fēng)管處采用多孔 C 型鋼單吊架，風(fēng)管三通、變徑連接處采用多孔 C 型鋼連接件，大尺寸風(fēng)管外加固與組合架綜合使用，合理布置支架，以保證風(fēng)管連接的強度及穩(wěn)固性。

圖7 多孔 C 型鋼綜合支架應(yīng)用示意圖

3 多孔 C 型鋼綜合支架經(jīng)濟技術(shù)對比分析

3.1 經(jīng)濟對比

以 10 m2風(fēng)管為單位，計算周長＞2 000mm的風(fēng)管，工程量為 10 380 m2。將多孔 C 型鋼綜合支架與傳統(tǒng)角鋼支架做對比，從材料、人工、機械等方面進行分析，本工法經(jīng)濟效益對比如表 1 所示。

表1 經(jīng)濟效益對比分析表

通 過 對比分 析 表可以看 出，加 工 10 m2風(fēng)管（周長＞2 000 m2）采用多孔 C 型鋼綜合支架的人工費、材料費、機械費綜合單價為 128.99 元，總造價為 133 891.62 元，每 10 m2風(fēng)管采用傳統(tǒng)角鋼支架綜合單價為 200.55 元，總造價為 208 170.90 元。

通過經(jīng)濟比選，復(fù)合風(fēng)管采用多孔 C 型鋼綜合支架比傳統(tǒng)角鋼支架，其成本降低 35.68 %，節(jié)約成本 74 279.28 元。

3.2 功能對比

3.2.1 傳統(tǒng)風(fēng)管支架做法與弊端

復(fù)合風(fēng)管采用傳統(tǒng)支吊架加固吊裝時，常采用角鋼作為加固及承重架體。當(dāng)復(fù)合風(fēng)管邊長＞800 mm，應(yīng)采取加固措施，傳統(tǒng)加工制作方法，在風(fēng)管中設(shè)置支撐桿［6］，利用Φ10 mm 全螺紋鍍鋅圓鋼作為支撐桿，并在風(fēng)管四個內(nèi)角處粘接加強條，加強條尺寸一般為 25 mm×40 mm，由板材切割而成，加固方式繁瑣，且受外力易變形；大尺寸風(fēng)管接口之間的連接方式，常采用法蘭、專業(yè)管件、加固框等方式連接，連接成本高，施工緩慢；當(dāng)風(fēng)管周長＞4 000 mm 時，除上述加固方式外，還需在風(fēng)管外壁每隔 1 300 mm 處設(shè)置角鋼加固［7］，并與支撐桿連接，且端面的四個角采用鋼制加固件加固，角鋼固定架既增加了風(fēng)管荷載，又增加施工難度，提高施工造價。

3.2.2 多孔 C 型鋼綜合支架功能優(yōu)勢

1）縮短工期，質(zhì)量可靠。多孔 C 型鋼底邊沖壓固定尺寸排孔，易于調(diào)節(jié)安裝，減少不必要的切割及鉆孔，省時省力；本工程層高較高，C 型鋼綜合支架重量較輕，降低了安裝難度，且多孔 C 型鋼表面具有鍍鋅層，與角鋼相比，可避免支架在工地上涂刷油漆防腐所需的時間，施工便捷，減少勞動量，大大提高工期進度。同時多孔 C 型鋼側(cè)邊加凹型筋，極大程度地增強了型鋼的抗彎能力，型鋼內(nèi)卷邊緣帶齒，有效防滑、抗剪、抗沖擊，并且與鍍鋅絲桿螺母具有良好的咬合性，保障其承重能力與穩(wěn)固性，質(zhì)量可靠。與傳統(tǒng)角鋼支吊架相比，既滿足風(fēng)管承重與加固要求，又提高了施工進度，縮短施工周期。

2）節(jié)材環(huán)保，整體美觀。多孔 C 型鋼鍍層的韌性強，能承受在運送及使用時受到機械損傷；持久耐用，在市區(qū)或近海區(qū)域，標(biāo)準(zhǔn)的熱鍍鋅防銹層則可用 20 年［8］；在郊區(qū)時間更久，能用 50 年以上。使用多孔 C 型鋼作為架體比使用角鋼能節(jié)約重量30 %～50 % 左右的鋼材，無需焊接、鉆孔，無需再次涂刷油漆防腐，減少空氣污染，安全可靠，節(jié)材環(huán)保。同時多孔 C 型鋼具有鍍鋅層，無甲醛環(huán)保消聲風(fēng)管具有鋁箔層，都為銀色，支架與風(fēng)管相貼合，安裝后造型美觀，極具安裝審美價值。與傳統(tǒng)角鋼支吊架比較，大大節(jié)約型材的使用，減少污染，并提升了整體美觀程度。

3.3 建筑智能化發(fā)展優(yōu)勢

多孔 C 型鋼綜合支架工藝較以往風(fēng)管支架做法，存在非固化組合的特點。在強大的三維建模功能下，還可以得到不斷的優(yōu)化與升級，從而簡化施工工序，節(jié)省風(fēng)管支撐架材料及安裝工費，加強其安裝更替的靈活性，提高其可再利用率。對復(fù)合風(fēng)管多孔 C 型鋼綜合支架，進行 BIM 三維模擬構(gòu)圖，建立完善的架體配置，擇優(yōu)選擇人工組拼操作簡便靈活，材料易加工安裝，安裝形式簡單易懂。通過多孔 C 型鋼對風(fēng)管進行抱箍加固，鍍鋅絲桿內(nèi)部支撐及對拉式的加固形式，如圖 8、圖 9 所示，來保證多孔 C 型鋼的施工可行性，尤其對復(fù)合風(fēng)管的制作、安裝及施工，具有良好的推廣意義。

圖8 C 型鋼組合架示意圖Ⅰ

圖9 C 型鋼組合架示意圖Ⅱ

綜上所述，從經(jīng)濟、功能、智能化發(fā)展優(yōu)勢上，多孔 C 型鋼綜合支架比傳統(tǒng)角鋼支架不僅優(yōu)化了成本，且更具實用性，有較高的市場發(fā)展價值。

4 結(jié)語

本文以增加復(fù)合風(fēng)管穩(wěn)固性及強度為出發(fā)點，從技術(shù)應(yīng)用、經(jīng)濟效益、功能發(fā)展等方面，對多孔 C 型鋼綜合支架工藝創(chuàng)新展開分析與研究。通過經(jīng)濟、技術(shù)對比，論證其在復(fù)合風(fēng)管施工中的實用性和推廣性。采用多孔 C 型鋼作為復(fù)合風(fēng)管的外加固、連接件、組合架，大大節(jié)約了型材的使用，同時規(guī)避了傳統(tǒng)角鐵支架焊接、刷漆、鉆孔等繁雜工序，縮短工期且減少空氣污染，滿足綠色環(huán)保節(jié)材的要求，對我國綠色環(huán)保建設(shè)起到了積極的推動作用［9］。Q