電子廠房重型機電管線施工技術研究

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摘要：江陰鋰離子電池生產項目為大型鋼結構電子廠房工程，機電管線系統復雜，高懸挑、大跨度的鋼結構導致機電管線安裝難度大，且屋面檁條無法滿足重型機電管線安裝荷載要求。對鋼結構和機電管線進行深化設計，設計懸吊管廊和落地管廊，不僅可提高結構的整體安全性及穩定性，提升機電管線安裝效率，實現快速安裝，同時為后期電子廠房擴容增建提供可行性。

關鍵詞：鋼結構；廠房；機電管線；深化設計；管廊；安裝

大型鋼結構電子廠房因建筑功能性要求，機電管線系統復雜，鋼結構與機電管線交叉作業面多，且屋面檁條常無法滿足重型機電管線安裝荷載要求，高懸挑、大跨度的鋼結構導致機電管線固定生根和安裝難度大。鋼結構廠房施工過程中，前期深化設計階段就需確定管線安裝形式及固定方式。通過對江陰鋰離子電池生產項目的鋼結構和機電管線進行深化設計，在不變動原有鋼結構主體框架的前提下，設計懸吊管廊和落地管廊，突破原有鋼結構屋面及檁條受力荷載限制，不僅提高整體安全性及穩定性，降低機電管線安裝施工難度，提升安裝效率，實現快速安裝，縮短工期，同時為后期電子廠房擴容增建提供可行性。

1工程概況

江陰鋰離子電池生產項目為大型鋼結構電子廠房工程，占地面積12.8萬m2，總建筑面積8.8萬m2，包括組裝廠房、電芯廠房、動力站、電芯庫等功能建筑（見圖1）。其中組裝廠房、電芯廠房各3萬m2，主體結構為單層鋼結構，建筑高度11.8m。項目機電系統體量大且管線復雜，機電管線安裝成為重中之重。因原設計方案屋面檁條無法滿足機電管線安裝荷載需求，從施工安全性及可操作性角度考慮，對鋼結構和機電管線進行深化設計，在不變動原有鋼結構主框架的前提下，通過在鋼梁下設計懸吊管廊及在地面混凝土柱旁設計高強度落地管廊，突破原有鋼結構屋面及檁條受力荷載限制，降低機電管線安裝施工難度，實現快速安裝，縮短工期，同時為后期電子廠房擴容增建提供可行性。

2工藝原理

在工程建設初期，對鋼結構和機電管線進行深化設計，通過設計懸吊管廊及高強度落地管廊，解決鋼結構廠房重型機電管線安裝困難的問題，突破原有鋼結構屋面檁條受力荷載限制，解決大直徑管道安裝問題。管廊系統提供固定安裝受力面可作為工人安裝施工操作面，降低機電管線安裝施工難度，保證機電管線整體快速安裝。

3施工工藝流程

施工工藝流程如圖2所示。

4施工操作要點

4.1原設計方案分析

鋼結構電子廠房工程機電系統體量大且機電管線系統復雜，管道敷設安裝困難、風險大。廠房原計劃于屋面檁條上吊裝機電管線，但在設計說明中，明確表示（吊頂、噴淋、風管、橋架等）荷載為1.2kN/m2，即120kg/m2，而屋面檁條最大承重為60kg/m2，因此僅靠屋面檁條不足以承擔機電管線和吊頂的荷載。同時廠房屋面鋼框架最低處標高為10.000m，機電管線吊裝固定于屋面檁條上吊桿過長，機電管線安裝難度大且增加風險隱患。機電管線體量大，系統復雜，吊架種類和數量多，會進一步影響施工效率，降低施工質量，影響機電管線安裝工期進度。廠房大型管道型號主要為DN600和DN700，原設計方案為吊桿吊裝。但由于無縫鋼管管徑較大，且管道系統為冷凍水系統，管道連同管道內介質流體重量每2m重量就達到1t，管道整體負荷較大，一般吊架無法承受，施工難度大且存在較高的風險。

4.2懸吊管廊深化與施工圖設計

通過對原設計方案的綜合分析，在滿足機電管線施工要求的同時，不改變現有鋼結構體系的前提下設計更優化的方案。在鋼結構屋面梁下用吊柱吊掛吊梁與輔梁，然后在輔梁上敷設管道，直接將管道重量傳遞至屋面梁，相較在屋面面板上用膨脹螺栓固定管道吊架或在屋面檁條上固定管道吊架，所受強度限制大為減小，且可不受限制地敷設各種大管徑管道。懸吊管廊不僅滿足上部空間機電管線敷設要求，同時提供管廊下、吊頂上機電管線吊裝固定受力面，機電安裝施工豎向一分為二，同步進行，方便機電管線快速安裝施工，便于后期對電子廠房機電管線進行運維檢修。4.2.1懸吊管廊平面布置考慮到廠房屋面鋼框架最低處標高為10.000m，房間吊頂標高主要為4.000m及2.800m，設計懸吊管廊吊梁及檁條頂標高為6.000m。通過懸吊管廊將廠房空間分割為兩部分，滿足上部空間機電管線敷設要求，同時滿足管廊下、吊頂上機電管線安裝需求。且考慮到管廊下吊頂及機電管線安裝需求，設計檁條布置間距為1.2m，如圖3所示。4.2.2懸吊管廊規格型號選定確定設計方案、標高及排布后，通過核算確定懸吊管廊規格為：吊柱（H150×150×6×8），吊梁（H350×175×4.5×8），檁條（H150×150×6×8），材質均為Q345B，滿足機電管線安裝敷設荷載要求。

4.3高強度落地管廊深化與施工圖設計

4.3.1平面布置通過對原設計方案的綜合分析，在滿足機電管線施工要求的同時，不改變現有結構，設計更優化的方案?？紤]到大直徑管道分為主干管和支管敷設，設計門形高強度落地管廊，根據敷設要求，鋼柱及鋼梁頂設計標高為3.500m。設計縱橫交錯呈網格狀排布的鋼梁，以及設置在鋼梁網格交叉處的鋼柱，每根鋼柱與網格交叉處的2根鋼梁分別固定連接；鋼梁分為縱向鋼梁層和橫向鋼梁層2層，同一層中的鋼梁上表面共面設置，2層鋼梁上下錯開設置，分別為3.5m和4.8m。通過將鋼梁組合成縱橫交錯的網格后與鋼柱連接，并用抗壓強度較高的混凝土柱額外加強鋼柱，極大增強管廊承載能力，可承載大直徑管道敷設；本工法中，縱橫交錯的2層鋼梁上下錯開，不僅可承載平行于管廊的干管，還為從干管上引下的支管提供支撐位置，避免支管影響地面上人與設備的通行，方便管線安裝的同時保證后期運維檢修（見圖4，5）。4.3.2規格型號選定確定設計方案、標高及排布后，通過核算確定高強度落地管廊規格為：鋼柱（HW300×300），鋼梁（HM390×300×10×16），材質均為Q235B，滿足機電管線安裝敷設荷載要求。

4.4現場施工

4.4.1懸吊管廊施工根據設計圖紙，編制施工方案，進行現場施工，如圖6所示。施工流程為：測量放線→吊柱安裝→吊梁安裝→輔梁安裝→機電管線安裝。1）測量放線根據平面控制網、高程控制網測放懸吊管廊平面軸網和高程控制點。2）吊柱安裝吊柱上端通過單剪板或雙剪板與屋面梁固定連接，然后用螺栓連接端板與吊梁。3）吊梁安裝吊梁通過吊柱下端帶有肋板的端板與其固定連接，然后用螺栓連接端板與吊梁。4）輔梁安裝輔梁與吊梁通過單剪板固定連接，然后用螺栓連接端板與輔梁。5）機電管線安裝機電管線地面預制分段加工連接，通過懸吊管廊上方固定支架下方固定吊架，將機電管線安裝施工面劃分為上下兩部分，同步施工進行，保證機電管線快速安裝施工。4.4.2落地管廊施工根據設計圖紙，編制施工方案，進行現場施工。施工流程為：測量放線→安裝鋼柱→安裝鋼梁→連接鋼梁與混凝土柱→安裝機電管線。1）測量放線根據平面控制網、高程控制網測放落地管廊平面軸網和高程控制點。2）鋼柱安裝鋼柱下端焊接有端板，并通過端板錨固在現場基面上，現場基面為混凝土地面，端板通過化學錨栓錨固在現場基面上，鋼柱腹板每側設置2根化學螺栓，鋼柱與混凝土柱一一對應、貼靠混凝土柱設置。3）鋼梁安裝鋼梁與鋼柱通過設置在鋼柱上的連接板固定連接，鋼柱的2塊翼緣板之間設置有與鋼梁的翼緣板一一對應且共面的加勁板，然后用螺栓連接端板與鋼梁。4）鋼梁與混凝土柱連接鋼梁通過單剪板與混凝土固定連接，然后用螺栓連接端板與混凝土柱。5）機電管線安裝機電管線地面預制分段加工連接，通過落地管廊上橫向縱向鋼梁，大直徑管道干管支管同步安裝固定，保證機電管線快速安裝施工。

4.5調試、驗收

懸吊管廊及高強度落地管廊施工及相關區域機電管線安裝完畢后，進行機電管線系統調試，調試合格且經驗收后方可投入使用。

5效益分析

1）工期懸吊管廊及高強度落地管廊的深化設計，可提高現場施工效率，實現管線快速安裝，滿足各節點工期要求，提高了履約效率及品質，項目最高峰月產值達7000萬元左右。2）質量和安全在不影響原主體結構設計的基礎上滿足功能要求，管廊系統提供支撐面和操作面，提升機電管線安裝的安全性和質量。3）經濟效益提高建筑安全性及穩定性，增加直接經濟效益約500萬元。4）社會效益通過對各專業各系統綜合考慮，解決機電管線敷設吊裝困難等問題，贏得業主等社會各界的認可和信賴，為行業技術進步起到借鑒作用。本技術已獲國家專利兩項：一種用于大直徑管道的高強度管廊（ZL202021903509.4）；一種用于在室內敷設管道的懸吊管廊（ZL202021901576.2）。

6結語

本技術提供了一種大型鋼結構電子廠房重型機電管線快速安裝的解決方法，通過對鋼結構和機電管線進行深化設計，設計懸吊管廊和落地管廊，不僅提高整體安全性及穩定性，提升機電管線安裝效率，縮短工期，同時為后期電子廠房擴容增建提供可行性，取得良好的經濟效益和社會效益，可為類似工程提供借鑒。

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作者：劉占強 李龍 張國旭 郭曉娟 趙蕾 李孟函 單位：中國建筑一局（集團）有限公司華北公司 北京市農林科學院