自我国“十四五”规划宏伟蓝图铺展以来,在政策的强劲引领与经济内生增长动力的双重赋能下,建筑机电工程领域积极响应时代召唤,深入践行创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念。依托BIM(建筑信息模型)技术的信息化浪潮,该领域正加速推进传统建造模式的深刻变革与转型升级,旨在激发智能建造与新型建筑工业化深度融合的强劲动能,从而实现了工业化水平的显著提升与高质量发展的稳步前行。为进一步促进我国装配式机电产业迈向更高质量的发展轨道,在中国设备管理协会装配式建筑产业发展中心的高效组织下,携手深圳市固耐达科技有限公司等业界翘楚及众多行业专家的智慧与力量,固耐达总经理解放先生作为编委会的重要成员,倾力将我国装配式机电产业的历史演进、前沿研究、实践探索与丰硕成果进行系统梳理与深度凝练,精心编纂成《中国装配式机电产业发展研究报告(2023)》(以下简称《报告》)。这部里程碑式的著作,不仅是对行业现状的深刻剖析,更是对未来趋势的前瞻洞察,现已由中国建筑工业出版社权威出版,面向全国发行,旨在为我国装配式机电产业的持续繁荣与高质量发展贡献宝贵智慧与力量。
本《报告》开启了我国装配式机电产业发展系统研究的先河,对推动机电工程装配化和高质量发展意义重大。主要内容分为“综合篇、政策篇、标准篇、技术篇、工程应用篇、实践篇、附录篇”等七个篇章,技术内容涉及:BIM设计、装配制造、施工安装、系统质量认证、智慧管理以及装配式冷热源机房、高效机房、设备泵组、装配管井、空调通风、防烟排烟、管线综合、抗震支架等装配式机电应用技术。《报告》技术篇聚焦“装配式支吊架技术”,由深圳市固耐达科技有限公司权威撰写。该章节从概述、历程、现状、趋势及展望五方面深入剖析,展现技术从萌芽到成熟的辉煌历程,揭示当前市场格局与未来发展方向,为行业注入新活力。
第一章:装配式支吊架概述
1、概述
在建筑行业中,支吊架系统是不可或缺的一环。然而,传统的角钢支吊架、成品支吊架和装配式支吊架在多个方面存在显著差异:
首先,装配式支吊架和成品支架的所有组件都是在工厂中预先制造的。这一点不仅减少了现场的材料浪费,还大大提高了安装效率。相比之下,传统的角钢支吊架需要现场切割和加工,这无疑增加了工时和材料成本。
其次,装配式支吊架采用模块化设计,能灵活适应各种不同的项目需求。而传统的角钢支吊架在设计和安装方面较为单一,很难适应不同项目的多变需求。
再者,装配式支吊架在环保方面也有其优势。由于所有的组件都是预先制造的,所以现场几乎没有噪音和粉尘污染,也无需进行焊接和明火作业。这与传统的角钢支吊架形成了鲜明对比,后者的现场施工不仅可能产生噪音和粉尘污染,还可能涉及到焊接和明火作业。
最后,装配式支吊架更注重统筹设计和专业力学验算,确保了整个工程的协调性和效率,同时也大大提高了支吊架的安全性和可靠性。而在传统的角钢支吊架项目中,由于各专业往往各自为政,这增加了管线碰撞和返工的风险。
总体来说,装配式支吊架在预制组装、模块化设计、绿色施工以及统筹设计与专业力学验算等方面都展示出了其先进性和优越性,逐渐成为现代建筑项目中的首选产品。
2、定义与分类
装配式支吊架是一种预制的、模块化的支吊架系统,用于支撑和固定各种类型的管道、电缆、设备等。与传统的现场制作的支吊架相比,装配式支吊架具有更高的生产效率、更好的质量控制和更快的安装速度。
装配式支吊架主要可以分为以下几类:
类型 |
定义与功能 |
特点 |
应用场景 |
承重支吊架 |
主要用于承受管线的重量,确保管道在运行过程中保持稳定。 |
主要负责承重,一般不限制管道的其他方向移动。 |
管道的直线段上,尤其是在跨越较长距离时。 |
固定支吊架 |
用于限制管道在所有方向上的移动,包括轴向、垂直和水平方向。 |
完全限制管道的移动,高稳定性。 |
管道系统的起始和终止点,以及其他需要完全限制管道移动的关键位置。 |
导向支吊架 |
用于引导管线的运动方向,特别是在管道需要转角、交叉或与补偿器接驳的地方。 |
可调性高,主要负责管道方向的引导。 |
管道需要转角或交叉的地方。 |
滑动支吊架 |
允许管线在一定范围内进行平移,以适应温度变化或其他动态条件。 |
具有滑动元件,允许管道在一定范围内平移。 |
管道的长直线段中,以便于管道的自由膨胀和收缩。 |
弹簧支吊架 |
通过内置的弹簧元件来吸收和分散管线在运行过程中产生的震动和冲击。 |
内置弹簧元件,能有效吸收震动和冲击。 |
管道系统中震动较大的区域,如泵站或压缩机附近。 |
抗震支吊架 |
主要用于提高整个管道系统的抗震性能。 |
设计用于抵抗地震等极端条件,通常由特殊的抗震材料和结构组成。 |
地震设防区或者重要设施如医院、电站内。 |
防晃支吊架 |
用于减少管道在运行过程中由于流体流动或机械操作产生的晃动。 |
设计用于抵抗由流体流动或机械操作引起的晃动,通常配备有稳定装置。 |
在流体流速变化大或机械操作频繁的区域,如阀门、流量计附近。 |
第二章:装配式支吊架发展历程
萌芽阶段:起源美国 结构简单
成品支吊架的发展历程最早可追溯到1924年,北美一家叫Unistrut的公司发明了成品支吊架系统,这个词意思是万能的型材组装系统,当时仅仅是一个简单的弹簧螺母和螺栓将配件连接到连续的C型槽钢通道。二战以后,很多欧洲公司开始开始研发和生产成品支吊架系统。如今,这一简单的概念已经发展成为一个全面的建筑机电工程建筑支撑系统。
衍生阶段:价格高昂 不易推广
在中国,成品支吊架最早的应用可以追溯到上世纪90年代。当时,只有少数企业在外资厂房的建设项目中尝试使用这一新型支吊架体系。然而,随着21世纪初社会的快速发展,一些领先的施工单位也开始在市政工程和公建项目中使用成品支吊架,取得了显著的示范效应。但在当时,行业从业者少,市场推广难度大,没有批量及自动化生产,所以产品价格较高,增加了项目成本。因此,在常规项目上很难推广使用。
爆发阶段:百花齐放 良莠不齐
2014年,国家出台GB 50981-2014《建筑机电工程抗震设计规范》,此规范将机电抗震列为强条,因国标强条的要求,市场上出现了求大于供的情况,抗震支吊架的巨大市场空间开始爆发,吸引了各类生产制造型企业和贸易公司纷纷进入,导致行业鱼龙混杂,良莠不齐,甚至滋生了行业泡沫。
发展阶段:低价竞争 质量下滑
2014年至2018年,高价的产品和隐藏的安全隐患让行业一度进入“雾霾区”,无序发展和无序竞争的弊病逐渐凸显。2019年以后,行业更是陷入了价格混乱期,以河北邯郸为主的作坊型企业开始以电销为主,将低质低价的产品快速推向市场,导致支吊架市场整体产品质量快速下降。
成熟阶段:强者转型 绿色发展
2022年,住房和城乡建设部、国家发展改革委在《城乡建设领域碳达峰实施方案》中指出,到2030年装配式建筑占当年城镇新建建筑的比例达到40%,施工现场建筑垃圾排放量不高于300吨/万平方米,施工现场建筑材料损耗率下降20%。这些政策的发布都不断在向行业表明装配式机电在未来行业发展中具有的极端重要性。
在此市场背景下,以固耐达为首的国产抗震支架企业转型为装配式支吊架企业,得益于支吊架行业从业者日益增多、BIM技术及高性能产品研发逐渐成熟、生产走向规模化和自动化等众多因素,装配式支吊架行业开始走向节能、环保、经济和高效的发展道理。
同时,新的技术和材料也开始被广泛应用,例如对穿式连接、支架间距合理化、承重抗震一体化等,这些都进一步提升了装配式支吊架的性能和应用范围。行业内开始出现更多以解决实际问题为导向的创新产品和解决方案,标志着成品支架升级装配式支吊架,迈向成熟和专业化。
第三章:装配式支吊架市场现状
1、市场规模
随着我国经济的飞速发展,建筑安装行业正面临着全新的发展机遇和巨大的挑战。中国安装协会明确表示要坚持文明施工、绿色环保施工、提高信息化、机械化、标准化施工技术应用水平,践行建筑产业现代化生产模式,促进建筑业转型升级。与此同时,随着老百姓对工作品质和生活品质追求的日益加剧,建筑企业应更加重视绿色环保施工、提升产品质量确保安全可靠;同时在竞争激烈的行业背景下,建筑企业要不断探索新的施工工艺,提高工作效率,最大限度的节约施工成本。因此,装配式支吊架系统凭借其“工厂预制、现场装配、节材环保、提高工效、安全可靠、便于维护”等诸多优势,解决了建筑行业传统支架应用的痛点。
综合考虑各方面因素,装配式支吊架行业有望迎来一个以千亿级别计算的庞大市场。这不仅为行业内的企业提供了巨大的发展空间,也为整个建筑业带来了前所未有的机遇。
2、市场需求
装配式支吊架在交通、能源、工业生产等多个领域都有广泛的应用,特别是在高端工业厂房的建设中,需求增长尤为迅速。这些大型基础设施对支吊架的质量和性能有着严格的要求,从而也催生了产品技术的持续进步。在能源和工业生产领域,装配式支吊架能有效减少结构焊接和残余应力,降低整体结构荷载,同时提高安装效率,解决“三边工程问题”,实现降本增效。在商业和公共设施,如医院、办公楼和酒店等项目中,特别是在地下室和综合走廊的管线密集区,装配式支吊架结合BIM技术能有效优化管线布局,提高空间利用率。
对于有品质追求和参与评奖评优意愿的项目,装配式支吊架不仅能提升机电安装的美观度,还能实现无明火施工和免刷漆,符合现代绿色建设的要求。尽管装配式支吊架具有明显的优势,但由于传统支吊架使用的惯性,目前主要还是在高端项目、创新性强的项目以及传统支吊架不适用的场景中得到应用。市场上还存在一种误解,认为装配式支吊架的成本远高于传统角钢支吊架。实际上,从整体应用角度看,装配式支吊架在很多场合是更具经济效益的。这一点在项目前期可能难以与项目方进行有效沟通和验证,但长远来看,其优势是不容忽视的。
第四章:装配式支吊架技术发展方向
在当前装配式支吊架市场的多样化环境中,“锁扣式连接”的成品支吊架产品方式仍占据着主流地位。然而,这种连接方式存在着明显的短板:连接节点的承载力相对较小,且极易受到安装质量的影响,从而带来巨大的安全隐患。事实上,近年来在城市轨道交通和高端工业领域,已经出现了多起因支吊架滑脱而导致的安全事故。
问题不仅仅停留在安全性上。由于锁扣式支架体系的承载力不足,设计师们在支吊架设计中变得越来越保守,以至于支架间距逐渐缩小。这种过度的保守性直接推高了项目成本,形成了一种恶性循环,严重阻碍了新技术和新产品的推广。
再者,目前市场上传统支架与抗震支架的结合方式也存在不少问题。往往在设计和施工过程中,两者的结合并不合理,导致了在抗震方面的性能并不能得到充分的发挥。
面对这一系列的问题和挑战,我们更应该清晰地认识到,技术创新和标准制定是推动行业健康、稳定发展的关键。因此,本章将深入探讨装配式支吊架未来的七大技术发展方向,旨在为解决当前市场乱象、提升产品质量和安全性提供有效的解决方案。
1、螺栓对穿更安全
对穿式连接在高负载和复杂环境下具有显著优势,尤其在承载能力和稳定性方面。其安装过程也相对简单,大大降低了由于安装误差导致的安全风险。这种连接方式还具有高度的应用灵活性,能适应多种不同的场景和负载条件。
锁扣式连接 对穿式连接
2、支架间距更合理
在装配式支吊架的发展过程中,“强杆件弱节点”一直是一个突出的问题。传统的锁扣式连接方式由于节点承载力相对较低,导致工程师在设计时往往选择更短的支架间距以确保整体结构的安全性。这种过于保守的设计不仅增加了项目的材料和人工成本,还降低了安装效率和穿管的便利性。对穿式连接方式在这方面具有明显优势,它通过增加节点的承载力,让工程师有更多的灵活性来选择合适的支架间距,从而在宏观层面上推动了装配式支吊架技术的应用和发展。
3、承重抗震一体化
在当前支吊架设计中,承重和抗震往往被视为两个独立的设计目标,这不仅增加了设计和施工的复杂性,还可能导致资源的浪费。装配式支吊架通过一体化设计,成功地整合了这两个关键因素。这种一体化设计不仅提高了材料和空间的利用效率,还解决了因空间限制而导致的斜支撑安装问题,从而在提高结构安全性方面具有显著优势。
4、槽钢配件锌铝镁
防腐工艺在支吊架行业中始终是一个关键环节。传统的电镀锌、热浸锌等方法虽然历史悠久,但在成本和性能上都有一定的局限性。与此相对,锌铝镁防腐工艺正逐渐受到业界的青睐。这一工艺不仅能显著延长支吊架的使用寿命,还在环保方面有着不俗的表现,大大降低了对环境的负面影响。未来,全面采用锌铝镁工艺在装配式支吊架的主材和配件上将成为行业发展的主流方向。
5、大小管线都覆盖
当前的支吊架行业中,产品体系相对单一,主要集中在解决常规的承重问题。这种局限性阻碍了装配式支吊架在更广泛应用场景中的推广。前瞻性的企业已经开始通过扩充产品线来解决这一问题,这不仅提升了其在各种工程项目中的适用性,还在经济性方面赢得了竞争优势。
6、管线统筹设计好
在大型工程项目中,由于支吊架通常是分散在各个机电分包中的,这导致了在实施过程中各方各自为政,缺乏整体规划。未来的趋势应是将各分包的支吊架任务集中交给设计院或者专业的支吊架分包商来统筹设计与安装。这样一来,不仅能减少材料浪费和提高现场管理效率,还能确保更为优质的安装效果。这也意味着支吊架供应商需要不断提升自身的综合能力,特别是在机电管线优化和现场履约协调方面。
7、安装快捷可视化
在支吊架行业中,安装的快捷性和可视化是至关重要的两个方面。传统的锁扣式安装方式存在一个明显的缺陷:即安装人员很难通过肉眼判断连接是否已经紧固到位,这无疑增加了项目的安全风险。
为了解决这一问题,未来的发展方向应是推广可视化的安装形式。这样的设计不仅能让安装人员更直观地确认各个连接部位是否已经正确紧固,还能在后期维护中提供更为方便的检查手段。这一点对于确保整个支吊架系统的长期稳定性和安全性具有不可估量的价值。
总结与展望
目前国内装配式支吊架的应用仍在初级阶段,随着国内基础设施和建设规模的持续增长,为建筑安装行业发展提供了广阔的空间。
装配式支吊架在国内的应用时间不长,由于其较高的采购成本和不成熟的设计及安装技术标准,导致建筑安装企业对其认可度不高,目前在国内的应用占依旧较低。正如任何成长中的行业,它也面临着诸多挑战和问题,包括但不限于产品同质化、安全隐患、环境影响以及多专业统筹的复杂性。但是,随着国内建筑工程不断的改革,装配式支吊架行业迅速经历了从引进到本土化改进,再到标准化和规范化的多个发展阶段。这个行业不仅见证了技术的不断进步,如对穿式连接、承重抗震一体化,以及锌铝镁防腐工艺等,也见证了市场需求和竞争态势的多样化。“工厂预制、现场装配”的施工理念成为安全高效、节能环保、文明施工的必然选择。
随着技术的不断创新和市场需求的多样化,装配式支吊架有望在更多领域和应用场景中发挥其独特优势。然而,要实现这一目标,行业规范化和技术实力的提升是必不可少的。这不仅需要企业自身的努力,也需要行业协会、政府部门和研究机构的共同推动。需要全行业加强合作,完善相关的规范和图集,以推动装配式支吊架行业朝着更加成熟、安全和环保的方向发展。
总体而言,装配式支吊架行业正站在一个新的起点上,拥有无限的可能和机会。只有不断地创新、完善和合作,才能共同书写这个行业更加辉煌的未来。