中国电子系统工程第二建设有限公司 江苏无锡
摘要：目前行业一些改造项目，室内排风风管设计由外墙沿至屋面风机处，根据不同类型的幕墙材质，风管的固定安装方式颇有不同。常见的石材幕墙形式，风管安装需切割幕墙或拆除后恢复，这对于改造项目难点控制中属于重难点部分，针对此类幕墙的风管安装方案，以案例形式阐述重难点的控制要素。
关键词：石材幕墙 风管安装 控制要素
案例：某大楼净化装修项目排风系统中的酸碱和有机排风管，材质为玻璃钢和不锈钢，安装路由为室外爬墙一直引到屋顶，高度45米。本项目酸碱排风玻璃钢风管尺寸为800*400，有机排风不锈钢风管尺寸为1000*800，室外幕墙材质为干挂石材(内填充岩棉)，风管的本体重量很大，在幕墙的固定成为了一大难点，就此项目多次论证解决方案，以下就论证方案具体阐述。
1干挂石材幕墙拆除方案的推翻
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石材幕墙的连接方式为上下压接形式，拆除只能是由上及下拆除，所以风管区域幕墙需从楼顶部一直拆除到底部，工作量大，难度系数高，并且拆除完幕墙在安装完风管后，风管距幕墙间距小，恢复难度大，且幕墙需要切割拼接。幕墙的连接方式见右图：
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石材的连接件为T型连接件，石材本体连接部位有一个凹槽，由于大楼主体已完工5年，石材本身强度有些老化，拆除经过项目实践很容易破坏凹槽，造成无法恢复。一旦破坏恢复很难买到同等材质石材。
经过论证，石材拆除恢复方案难度高、工作量大，一旦破坏造成的成本也随之加大，故此推翻了拆除恢复方案。
2论证石材切割方案
大理石干挂石材的切割需考虑石材开裂、洞口封堵防雨措施、支架的做法等因素，针对此解决方案如下：
防止大理石开裂
石材幕墙和主体框架结构中间有100mm岩棉板，所以大理石属于空鼓状态，切割时稍有振动就会使大理石幕墙开裂，一旦开裂后很难恢复，对此解决方案是：
云石机带水切割。主要原因是大理石干燥，且暴露室外较久，稍有动力机械动作就会开裂，带水切割是防止大理石干燥而开裂。
云石机切片两侧贴闭孔海绵。主要防止切割时操作人员使用云石机不平整，振动等造成大理石开裂，经过试验，云石机贴闭孔海绵既防止了切割时云石机垂直振动造成的振动影响，也防止了云石机水平造成的振动影响（闭孔海绵增大了云石机与大理石的摩擦）。
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在切割过程中需要明确切割尺寸，提前测量放线，根据之前大楼竣工底涂对照，避开石材主次龙骨方钢位置，避免洞口切割过程中切的主次龙骨，破坏幕墙洞口大小整齐划一，在实际实施过程中，大理石石材全部完好无损。
切割过程中控制切割速度，对切割中不小心开裂幕墙设置专项处理办法，购买专用石材结构胶，填缝粘接。
支架的选型(重点控制项目)
支架的选型需提前做好承重计算，避免支架选择过于笨重，使洞口开的过大，支架宜选用三角支架，支架本身须和风管固定，具体计算如下：
a.不锈钢风管的截面积为1000*800mm，不锈钢密度8g/cm3，层高为4.8米，
不锈钢厚度为1.0mm，支架安装在每层梁处，固每层支架收到的静力为：
F=（1+0.8）*2*1/1000*4.8*8*1000*9.8=1355 N
因为每层有两个支架，因此每个支架承受的静力为677.5 N
在每个支架上有两个固定风管的点位，所以支架受到的静力为集中力，每个
集中力为339 N
b.考虑到风载的因素，固将每个受力点的静力按1000 N计算
计算书如下
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1、自动计算梁自重，梁自重放大系数1.20
2、材性：Q235
弹性模量 E = 206000 MPa
剪变模量 G = 79000 MPa
质量密度 ρ = 7850 kg/m3
线膨胀系数 α = 12x10-6 / °c
泊松比 ν = 0.30
屈服强度 fy = 235 MPa
抗拉、压、弯强度设计值 f = 215 MPa
抗剪强度设计值 fv = 125 MPa
3、截面参数：普槽8
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截面上下对称
截面面积 A = 1024 mm2
自重 W = 0.079 kN/m
面积矩 S = 14944 mm3
抗弯惯性矩 I = 1013000 mm4
抗弯模量 W = 25325 mm3
塑性发展系数 γ = 1.05
荷载信息
1、恒荷载
(1)、集中力，1.00kN，荷载位置：距左端0.10m
(2)、集中力，1.00kN，荷载位置：距左端0.40m
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组合信息
1、内力组合、工况
(1)、恒载工况
2、挠度组合、工况
(1)、恒载工况
内力、挠度计算
1、弯矩图（kN.m）
(1)、恒载工况
图中数值自上而下分别表示：最大剪应力与设计强度比值
最大正应力与设计强度比值
最大稳定应力与设计比值
若有局稳字样，表示局部稳定不满足
(1)、内力范围、最大挠度
(a)、内力范围：弯矩设计值 0.00～0.72 kN.m
剪力设计值 -2.06～-0.00 kN
(b)、最大挠度：最大挠度0.32mm，最大挠跨比1/3774
（挠度允许值见《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)附录A.1）
(2)、强度应力
最大剪应力 τ = Vmax * S / I / tw
= 2.06 * 14944 / 1013000 / 5.0 * 1000
= 6.1 MPa ≤ fv = 125 MPa 满足!
最大正应力 σ = Mmax / γ / W
= 0.72 / 1.05 / 25325 * 1e6
= 27.0 MPa ≤ f = 215 MPa 满足!
(3)、稳定应力
截面高 h = 80 mm
截面宽 b = 43 mm
翼缘厚 t = 8.0 mm
受压翼缘自由长度 l1 = 1500 mm
按 GB 50017--2003 第127页公式(B.3) 计算：
整体稳定系数 φb = 570bt/l1h * 235/fy
= 570 * 43 * 8.0 / 1500 / 80 * 235 / 235
= 1.63
再按 GB 50017--2003 公式(B.1-2) 修正如下：
修正后 φb = 1.07 - 0.282 / 1.63 = 0.90
最大压应力 σ = Mmax / φb / W
= 0.72 / 0.90 / 25325 * 1e6
= 31.5 MPa ≤ f = 215 MPa 满足!
验算结论：满足!
当时计算荷载按单挑悬梁计算，固为保证排风荷载选择在此三角固定，斜拉撑以满足风管的荷载，如下图：
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洞口的防雨措施
洞口切开后内侧为岩棉板，为防止雨淋，雨水进入洞口，安装完支架后须采用封堵形式，本项目采用封堵形式为不锈钢扣板封堵，与支架缝隙和幕墙缝隙采用大理石专用幕墙胶（原色）进行密封。
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3风管的安装
室外风管安装高度45米，楼梯四周无法安置吊车，吊车需安置在距离楼梯15米处，采用吊篮形式，风管从楼顶缆绳放下，安装人员在吊篮内进行安装操作。
排风系统室外立管的安装要注意风管的垂直度，风管安装的误差，会影响到整个通风管的安装及安装的美观性。
1）风管的安装
（1） 风管由下向上逐节安装，法兰连接应选用不透气、不产尘、弹性好的聚四氟密封软胶条、法兰尽量减少接头，接头处应涂密封胶。
（2）法兰连接时首先按要求垫好垫料，然后把两个法兰先对正，穿上几颗螺栓并戴上螺母，不要上紧，再用尖尾棘轮扳手插入螺栓孔中，把两个螺栓孔撬正，直到螺栓都穿上后，拧紧螺栓，紧螺栓时应按十字交叉逐步均匀拧紧，风管连接好后，以两端法兰为准，拉线检查风管连接是否平直。
（3）不锈钢风管法兰连接的螺栓采用同材质的不锈钢螺栓
（4）非金属风管连接，两法兰端面平行密封，法兰两侧加镀锌垫圈。
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2）吊装平台的选用与分析
此次施工采用吊车专用吊篮作业，此吊篮的好处是既可起吊物体，又可利用吊车的作业篮进行载人高空作业，该作业篮安装在吊车上后，不受工作场地的限制，作业范围大，并且安装方便，可自动调整平衡，空中不摇摆，性能稳定，不用时随时携带，非常方便，施工单位高空作业施工使用，增加吊车的使用范围，提高了使用效率。比平常的钢管架和外墙配重吊篮安全性高。
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吊车吊篮
3）吊装用具选用与分析
此次立风管自三层西侧中间窗口出来接至屋顶，由于受吊装位置（中心大楼西侧绿带，无法支吊车）和高度(共七层，45米)限制所需吊臂比较长，此次3、4层选用25吨吊车吊篮，臂长30米，5层以上选用50吨吊车吊篮，臂长43米。
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安装效果图
4 结束语
通过案例的分析对干挂石材幕墙的切割、支吊架选型、封堵形式的难点控制，主要为控制大理石材的切割导致石材开裂，切割的前提是对支吊架严格选型，减小石材开洞大小，以上通过分析论证解决了干挂石材幕墙风管的安装难点问题。