钢结构建筑内悬挂式多联机支架设计及安装技术

余文浩 苏 振 欧阳贺权

多联机中央空调是用户中央空调的一个类型，俗称“一拖多”，指的是一台室外机通过配管连接两台或两台以上室内机，室外侧采用风冷换热形式、室内侧采用直接蒸发换热形式的一次制冷剂空调系统。多联机系统作为新技术在满足用户多样化需求、节约能源方面具有明显的优势，已广泛应用在钢结构中[1]。但多联机系统在我国发展时间较短，基于现有安装标准与安装技术的限制，室内机安装质量决定了多联机系统的运行效果[2]。

现有安装技术主要采用焊接或螺栓连接的方式将支架固定于预制耳板上，室内机置于支架上。例如，冯超等[3]发明了《悬挂式换气机的悬挂支架》，通过悬挂支架顶部固定板与屋顶墙壁固定连接，下拉杆和上拉杆的一端分别设置有下螺孔和上螺孔。该技术可以确保室内机安装施工质量，提高其稳定性。王德顺等[4]发明了《多联机内机吊装支架》，采用吊装支架放置在钢结构桁架上，底部垂下2 根吊杆，吊杆与下部角钢连接形成多联机内机平台。该技术可用于钢结构桁架悬挂，总体可满足施工要求。

但上述连接方式改变了原有受力结构，增设的孔洞、焊接影响结构安全性及稳定性[5]。本文依托某科技展览厅项目，开展钢结构建筑内多联机支架连接技术研究，创造性地提出悬挂式支架环抱钢结构梁施工技术，在不改变钢结构原有受力结构情况下，将多联机安装支架与钢结构梁进行无损连接，保证支架满足固定、抗滑及承重的要求。

1 工程概况

本项目为一栋科技展览厅，总建筑面 积为7827.69 m2，共2 层，1 层建筑面积为4980.10 m2（其中架空层面积1501.19 m2），2 层建筑面积为2480.71 m2，建筑高15.5 m，耐火等级一级，功能为展览及办公，设计使用年限为50 a，抗震设防烈度为7 度。

建筑主体内部为大空间展厅，要安装120 台多联机室内机，其中12 台为吊装式，安装连接在架空层上空，供展厅使用。经现场查看发现，室内机安装位置位于钢梁下侧，悬空高度为11 m，施工难度大，且悬挂式支架为后置安装设备支架。钢结构在现场切割开孔或采用焊接的方法进行连接，容易破坏钢结构的稳定性及受力情况。

经综合考虑经济、施工效率、现有技术能力等因素，借鉴现有多联机室内机吊装支架的技术方案，对多联机支架进行深化设计与安装处理。采用悬挂式支架环抱钢结构梁的形式，将悬挂式支架置于钢梁下侧，多联机室内机安置于支架中，确保多联机与钢结构连接稳固。

2 支架设计与安装

2.1 支架设计

为实现与钢结构的无损连接，确保多联机室内机安装的安全性与稳定性，主要从支架布置形式、支架构件截面形式、支架构件间连接形式、支架与主体结构连接形式4 个部分进行设计。

2.1.1 支架布置形式

经查阅相关文献发现，常见的支架布置形式有扁担梁对接形式和三角对拉形式。扁担梁对接形式是先将扁担梁（U 型楞条）放置于钢梁上侧，再将多联机室内机置于槽钢中。该接支架方案由于未考虑支架的抗震要求、横向位移等因素，支架的安全性能较弱。三角形对拉的布置形式是通过上夹梁装置与钢梁进行无损连接，两侧加设吊杆与支架主体形成稳定的三角结构。该结构形式解决了扁担梁对接支架不平衡位移、安全性较弱的问题，能够保证支架不产生横向侧移。

2.1.2 支架构件截面形式

为保证多联机室内机、风管、保温棉等材料得到稳定支撑，支架构件宜选用变形小、刚度大、轴向抗拉、抗压性能强的材料，满足多联机构件承重的要求。通过对现有材料进行对比分析，最终支架构件采用截面高度为41 mm、宽度为41 mm、壁厚2 mm的U 型铝通，如图1 所示。铝通底部沿长度方向预留一排螺栓孔，孔长度为30 mm，孔间距为20 mm，可依据多联机尺寸任意调整支架大小，保证多联机室内机固定牢固。不锈钢方通截面如图2 所示。

图1 U 型铝通截面（来源：作者自绘）

图2 不锈钢方通截面（来源：作者自绘）

2.1.3 支架构件间连接形式

多联机支架由多个构件组装而成，构件间安装位置的偏差会直接影响多联机的安装质量。支架构件间的连接形式主要有焊接与螺栓连接，采用焊接的方式，能满足支架安全性要求，但焊接精度要求较高，安装速度较慢，且支架采用焊接后不能调整支架位置，无法适用于不同规格多联机室内机的安装需求。采用螺栓的方式，在多联机运行过程中产生的震动荷载作用下可能导致螺栓松动，影响支架的整体稳定性。因此，本文提出采用“角码+螺栓”的连接形式。利用角码将两构件沿水平与竖直方向进行拼接，然后利用螺栓深入角码预留孔洞将角码与构件预留孔固定，并依次将支架构件组装成一个整体。

2.1.4 支架与主体结构连接形式

支架与主体结构的连接形式主要有2 种，一种是连接处位于梁侧，另一种是连接处位于梁顶。

从施工工艺考虑，第一种方式通过焊接耳板的方式与钢结构进行刚性连接，对工人的焊接水平要求高；第二种采用上梁夹的方式，通过铝码、M12 连接杆与钢梁进行柔性连接，有安装难度小、安装高效、灵活可调等优点，且能确保钢梁不受损伤。从经济性考虑，采用焊接方式，焊接单个支架所需材料为定制钢板，经计算所需材料及人工费为489.4 元；采用上梁夹方式，安装单个支架所需材料为铝码、连接杆与螺栓，计算材料和人工费为97 元，经济上较第一种连接方式更合理。具体费用组成如表1 所示。

表1 梁侧刚接连接与梁顶柔性连接方式费用组成

2.2 多联机支架安装

悬挂式多联机支架的安装包括支架的拼装和支架的悬挂。支架主要由6 部分拼装组成，分别为上梁夹1、斜杆2、上部支架3、背拼件4、连接支架5 及下部支架6。上夹梁用于与钢梁上端无损连接，斜杆用于将上夹梁与支架拉结成稳定的三角形结构，上部支架与下部支架则通过连接支架形成支架主体结构，并利用M12 背拼件将支架主体与钢梁下端连接，保证支架不产生横向侧移，满足稳定性需求。多联机支架立面图如图3 所示，多联机支架平面图如图4 所示。

图3 多联机支架立面图（来源：作者自绘）

图4 多联机支架平面图（来源：作者自绘）

2.2.1 支架拼装

支架拼装分两步进行，首先在现场进行上部支架、连接支架与下部支架的拼装，支架安装完成后使用高空车连接支架与钢梁。

1）上部支架拼接。上部支架位于上梁夹与主体结构下端，由3 根纵向上U 型铝通、3 根纵向下U 型铝通与3 根横向U 型铝通组成，纵向上U型铝通上部两端设有耳板与凸型角件。先利用螺栓将3 根纵向上U 型铝通与3 根纵向下U 型铝通连接，后利用凸型角件将3 根纵向上U 型铝通与3 根横向U 型铝通进行连接。

2）连接支架与上部支架拼接。连接支架5 位于上部支架下端，是由6 根U 型铝通组成，利用铝码、螺栓将每根U 型铝通与3 根纵向下U 型铝通进行连接。

3）下部支架与连接支架拼接。下部支架6 位于连接支架的下端，由3 根U 型铝通组成，待连接支架与上部支架拼接完成后，利用铝码、螺栓将下部支架与连接支架连接形成支架的主体结构。

2.2.2 支架与钢结构的连接

支架主体与钢结构通过上梁夹1进行连接，上梁夹包括铝码和连接杆，铝码设有通孔及耳板。连接完成后，利用斜杆2 将上梁夹两端耳板与上部支架耳板进行拉结，并通过背拼件4将支架与钢梁下端固定，完成悬挂多联机支架的安装。支架验收合格后进行多联机的安装与调试工作。

3 取得效果

3.1 结构安全效果

为验证支架安全效果，在多联机放置前、放置后对支架水平倾斜角度与扰度进行监测，收集监测数据，检查结果如表2 所示。经检测，支架水平倾斜角度为1°、支架挠度＜1 mm，符合规范要求，满足多联机安装要求。

表2 效果检验记录表

3.2 综合效果

悬挂式多联机支架综合效果如下：第1，安装便捷。钢结构悬挂式多联机支架能确保在不开孔、不损坏钢结构的情况下与钢梁进行无损连接，保证多联机安装、使用便捷，满足现场增加多联机的需求。第2，成本低。支架采用高强轻质U 型铝通拼装制作，其制作成本低。第3，连接稳定。支架采用组合式结构，整体结构简单，连接方式稳定可靠，有效提高了室内多联机施工效率。

4 结语

钢结构多联机支架施工技术的难点在于如何在确保支架满足刚度、稳定性、承载力的前提下，实现支架与钢结构的无损连接。悬挂式多联机支架利用螺栓、对接铝码、拉杆、高强轻质U 型铝通拼接的方式，解决了常规焊接、螺栓连接问题，适用于安装不同规格的多联机管道，能够降低支架的安装成本与维护成本。