国家会展中心展览规模提升工程整体装配式机电管线排架设计及施工

国家会展中心展览规模提升工程整体装配式机电管线排架设
计及施工
摘要：国家会展中心项目在改建提升过程中，工期紧张、交叉施工普遍、机电
系统管线复杂。

如何保证各工种的施工工序搭接提升整体进度，如何确保16米
高大空间施工条件下安全稳妥的实行系统的安装调试运行，如何在前期装配式构
想过程中协同机电多专业设计完善，这些问题尤其重要。

本篇文章描写了国家会
展中心展览规模提升工程整体装配式机电管线排架设计及施工。

关键词：装配式机电管线、整体支吊架、大空间高空施工、国家会展中心
一、项目简介及方案构想
项目为上海国家会展中心展览规模提升工程，在第二届进博会到来之前将1#、2#展馆由
单层展厅改为双层展厅，原展厅为单层无柱展厅、长度270米、跨度108米、净高32米。

本项目主要改造内容包括：1#、2#展馆16m标高展厅内增设楼板，使原单层展厅变为双层展厅。

并在16米层反底增加大量机电管线，主要提供上层展厅的展位供电、供水、压缩空气
及下层展厅的空调送风、排风及消防排烟系统；
展厅新增16米层反底机电系统新增管线众多且均位于12米标高钢桁架内，且机电系统
施工时新增钢桁架及16米层新增压型钢板均已完成，施工工况仅能使用登高车施工作业，
施工难度大且周期长。

二、整体装配式机电集成管线排架设计
2.1整体装配式机电机场管线排架及支架设计
整体装配式机电管线排架主要供应新增16米层展位箱使用，具体涉及机电系统管线为：给水管DN50*1根、排水管DN110*1根、空压管DN80*1根、弱电桥架（300*100）*1根、
强电桥架（300*100）*1根。

综合支架系统实际荷载情况可知，管道放置于平台框架上，平台框架宽度为1.4m，长度为8m，门型支架的跨距为3m。

根据力学简化分析原理，单一一副门型支架所承受的力为：
4米的支架间距内管道总重量 + 平台重量对门型框架横梁在1.4m的宽度范围内所产生的均布
荷载，经计算，为3.635/1.6=2.27KN/m。

注：以上荷载信息参考03S402标准图集，为保证支架的安全性能，计算负载重量选取
为较不利情况的较大值。

同时实际计算，考虑35%的安全系数。

根据支吊架选型规则及验算分析，门型框架的选型如上图所示，因考虑到现场施工与原
本建筑结构（下面有一根工字钢梁）冲突，上部横梁选取41*41*2.5双拼C型钢，型号为CS-4141/2.5，并通长连接到门型支架两根立柱生根点处。

工字钢梁冲突处的立柱的生根点，以
避开工字钢梁为原则，统一向内侧偏移250mm。

底部横梁选取41*62*2.5双拼C型钢，型号为CS-4162/2.5。

立柱为41*41*2.5C型钢，型号为C-4141/2.5。

因避开侧的立柱生根点，属于悬臂梁形式，虽然上部横梁采取通长连接，但为安全起见，需增加一根斜撑连接到上部横梁，安装位置以避开与工字钢连接的梁夹为原则。

2.2展位箱管道镶接节点
根据常规施工流程，待整体预制管线吊装完成后才进行展位箱相接工作。

现研究BIM发
现整体预制管线标高为+12m，展位箱套箱底标高为+15m，存在3m高差且高差空间内有2根Φ900风管，与展位箱相接施工难度极大，故考虑在风管施工前完成展位箱相接管线预留工作，后续仅需在+12m整体预制管线处相接。

拟采用300*100排架做展位箱相接管线预留管线支架，300*100排架固定于压型钢板处。

展位箱配套排架与电气箱、水气箱相接管线固定于300*100排架上。

与展位箱相接管线为：电气系统DN80普利卡管一根、弱电系统DN50普利卡管一根、PPR给水管DN25一根、PVC排水管DN70一根、不锈钢管DN25一根。

2.3整体装配式机电管线排架吊装措施
整体装配式机电管线排架（8米*1.4米）吊装采用0.5吨电动葫芦配套6米*2.6米液压
登高车同时吊装提升
2.4整体装配式机电管线排架与风管管线综合优化
因展厅新增16米层反底机电系统新增管线众多，我部通过BIM对展位箱成套管线与
Φ900螺旋风管管线综合优化，尽量避开难度较大的施工工况，提高现场施工效率。

2.5设计过程中优化改善措施
前期方案设计策划过程中问题为排架材料的选择，主要体现在两方面：①若排架采用方钢制作，方钢较重整体平台重量1.6吨，远超机电管线本身重量，安全性不够、②采用方钢
制作，耗钢量巨大，且需巨大的现场人力物力投入，最关键的是工期无法保证。

由于以上两点原因，在进行综合评估分析后，决定采用轻型装配式支吊架体系，由专业
厂家生产定制排架，到现场直接组装安装，大大减少了施工工期。

同时排架质量仅为110KG，远远小于方钢制作的重量，安全性得到大大提升。

整体施工安装的工艺不变，一副排架匹配四副门型吊架，先行安装四副门型吊架的上横
梁及立柱构件，然后整体提升排架，安装门型吊架的下横梁，最后调整校平、管线对位。

优化1：场外加工预制平台，预敷设机电管线，预制平台3×8m，共计平台支架482付；
优化2：钢结构安装完毕后固定平台生根点，采取4付门型框架形式，后续整体提升
平台。

由专业厂家进行装配式大排架系统的深化设计及理论分析，严格执行支吊架型式选型，
按照预设计的图纸方案进行BIM模型预设，发现问题并解决问题。

三、整体装配式机电集成管线排架施工
3.1装配式排架施工优势
预制装配化-场内组装：
由专业工厂定制化生产出所需的材料，进行排架和门型吊架的部件组装，组装需要按照
经过确认的图纸进行，所用到的型钢、连接件、紧固件等，均需按要求选用，不得随意更换。

现场吊装、安装模块化：
现场吊装，采用大型登高车进行整体提升，或者用卷扬机进行提升。

安装工作需要保持认真，因涉及到紧固件较多，可能存在螺栓漏拧的情况，需派专人进行复核。

3.2装配式排架施工过程中问题
图纸反映与现场实际情况的不一致
问题：由于是预制化加工，所有构件均在工厂内完成，包括型钢的切割。

在施工前期缺乏全面系统的核对图纸与现场钢结构是否一致，导致部分型钢切割尺寸错误，损失较大，并且一定程度上影响了工期。

实例：钢结构桁架的工字钢在长跨度上存在多种规格，有250、300、600、800四种，在需要布置支架的地方有250、300两种，但在设计与预制时，根据现场测量下来只做了250的，300的未考虑，导致部分型钢切割尺寸较小。

总结：前期图纸与现场的校对，需要全面系统的核验，在设计初始，有条件情况下最好是与施工方形成书面确认文件。

现场分包施工水平参差不齐，施工质量存在一定隐患
问题：由于各个分包对产品的认识程度不同，不同的施工人员的能力等不同，导致施工质量的参差不齐，后期检视需要大量人力。

实例：紧固件未到预定扭矩、螺栓安装缺少防滑构件、施工导致已安装构件出现一定程度的变形。

总结：必须加强施工人员的培训和指导，强化质量意识，并且要求现场技术工程师进行严格的质量检视，发现问题立刻解决或者上报。

四、方案难点及质量管理措施
任何项目，安全可靠性都是第一位的，而会展中心规模提升工程更是重点中的重点项目，届时会有大量中外国家领导人、外宾等重要人物到场，事关国家形象，城市形象，安全问题不容忽视。

装配式支吊架施工工艺对部分工人来说尚属新型产品，对其操作、使用、安装的流程不太熟悉，需要进行不间断的现场监管，以便随时指出问题，现场改正。

本项目施工工期极为紧张，工作量又巨大，难免忙中出错，各个班组为赶工期造成疏忽，更有必要进行施工安装的全过程监管。

施工时间恰逢夏秋之际，天气炎热，施工现场大型设备多，排热量极大，工人的工作环境不佳，可能会存在主观或者客观上的施工失误，造成隐患。

五、方案小结
国家会展中心展览规模提升工工期特别紧张、高空作业多、安全与质量管控难度大是此工程的特点。

只有应用整体装配式机电集成管线排架安装工艺，实现场外快速拼装，施工区域模块化吊装，按期完工才不是一句空话。

通过BIM深化技术将展厅16米层顶部的管线进行综合排布，并分割成共计482段机电管线排架。

排架在预制加工场和地面安装完成后，整体抬升至16米顶部进行固定与拼接。

改进后的工厂化预制、装配式施工工艺，进一步提高了工效和品质，并尽可能地减少了现场动火作业点和高空作业点，实现“快速、精准”安装。