石化電儀主橋架支撐件的設計

劉俊千

摘 要：電儀主橋架的支撐件通常采用焊接方式固定，但焊接過程存在火花，爆炸等危險，對于石油化工等存在易燃，易爆的場所顯然不合適，本文探討安全可靠，無需焊接且便于安裝和維護的預開孔法，卡夾法和預埋件法。

關鍵詞：橋架支撐件；預開孔；卡夾；預埋件

0 引言

在工廠設計中，電儀主橋架主要用于電纜，管纜等的鋪設。而橋架支撐件主要用于主橋架的支撐固定，因而支撐件設計的質量直接影響橋架的使用壽命，維護和后期改造。支撐件的現場固定通常采用如下二種方法：

（1）對于鋼結構管廊，支撐件直接焊接固定于管廊；

（2）對于混泥土結構，支撐件通過膨脹螺栓或者焊接預埋鋼板固定。

焊接工藝由于其施工簡單，安裝牢固等優點被廣大設計人員和施工人員所采用，但在石油化工等對安全有嚴格要求的行業，在危險區域進行焊接操作可能造成爆炸等嚴重安全事故，故焊接操作通常被限定在指定安全區域。因而傳統的焊接法不適用于危險區域的主橋架的固定，而安全可靠且易安裝和拆卸的預開孔法，卡夾法和預埋件法被廣泛使用，本文詳細介紹三種方法各自使用條件和詳細設計方法，希望起到拋鉆引玉的效果。

1 預開孔法

所謂預開孔法就是對管廊上的H型鋼在生產時預留用于固定橋架支撐件的螺栓孔，當橋架支撐件在預制車間生產完成后直接用螺栓固定于H型鋼上，如圖1所示：

優點：無需焊接，安裝拆卸方便，固定牢固。

缺點：設計過程相對復雜，對H型鋼有破壞。

1.1 使用條件

適用于主橋架位于金屬管廊上，負荷大如多層并行橋架，環境風荷載高，現場不允許焊接的情況。

1.2 設計

當主橋架走向確定后，便開始支撐件的設計，支撐件主要由三部分組成：底板，H型鋼和角鋼（如圖1所示）。三部分在預制車間焊接成一整體后運到現場進行快速安裝。

1.2.1 底板的設計

通常底板使用如下幾種規格：150*150，250*150 ， 300*150 ， 300*200 ， 350*150，350*200等，并沒有統一規定可根據實際情況和使用習慣靈活運用。底板厚度通常使用8，10，12，16 mm等，如圖2所示，底板規格的選擇需考慮如下因素：

（1）二側橋架的間隔：當支撐件作為二并行多層橋架的共用支撐點時，底板的長度需小于并行橋架的間距并留有一定的操作間隙，在某些情況下，橋架的第一層直接固定于管廊上，如果選擇底板過長會和二側橋架的第一層發生碰撞。通常底板的邊和其支撐的橋架的邊之間留有50～150的距離作為操作間隙。當支撐件作為二并行橋架的共用支撐點時，底板位于并行橋架之間的中心。

（2）主管廊H型鋼的寬度：底板的寬度需小于管廊上H型鋼寬度二個或者三個等級，比如管廊上H型鋼為H-400*400，則通常選用300*150或者 250*150的地板，由于主管廊各處選用的H型鋼規格不一，為了保持各支撐底板的連貫性和統一性，通常以橋架所經過最小管廊的規格作為底板選擇的參考值。如果選用的寬度和管廊H型鋼一樣，則管廊H型鋼相應的預留螺栓孔靠近翼緣，從結構受力和強度角度考慮，不推薦使用。

（3）底板厚度：通常推薦使用10mm或者12mm，過薄會增加焊接難度和影響支撐效果，設計時可根據現場情況自行決定。

當底板的規格參數確定后，下一步就是底板的開孔，如下圖2所示，通常做法是在位于底板的四個角上開四個孔，孔徑通常為￠22，￠20，￠18，￠16和￠14，配套雙頭螺栓為M20，M18，M16，M14和M12，螺栓長度為50，55，60，65，70，80，90等。客戶可根據實際情況自行選擇或者請求結構工程師的幫助。孔的中心與底板邊緣需保持一定距離，約為20-30mm，四個孔以底板中心線為軸相互對應。當孔的位置和大小等參數確定好后需在管廊H型鋼上橋架需要固定的位置預留與底板同樣大小的四個孔。

設計人員需首先整理出管廊上所有的開孔點信息然后通知結構專業，使管廊H型鋼在生產時預留出相應的螺栓孔。此步非常關鍵，設計人員只能等主橋架走向確定好后，才能提所有開孔條件。任何開孔位置偏差或者遺漏將嚴重影響施工，只能通過別的方法或者改變橋架走向來彌補設計失誤。

1.2.2 H型鋼的設計

支撐件通常選用H-125*125，由于儀表橋架加上電纜的荷載不會很大，即使考慮二并行多層橋架的情況，H-125*125鋼完全滿足要求，H型鋼的高度通常略高于最頂層橋架50～100mm或者與頂部橋架齊平。

H型鋼固定焊接于底板中心，需注意型鋼H面的位置不同，見圖2，需根據橋架和管廊具體走向確定。

1.2.3 槽鋼的設計

槽鋼焊接固定于H型鋼，通常選用C5槽鋼或者∠50*50，∠75*75角鋼，相比于角鋼，槽鋼的焊接面更大，受力更牢固，推薦使用。在某些情況下，某單根槽鋼支撐的橋架可能不止一根，在此情況下，可考慮使用C10槽鋼，但需考慮與上下層橋架的操作空隙。

槽鋼的長度通常為橋架的寬度加上橋架與H型鋼的距離再加上50mm到100mm的操作余量。余量值一旦確定后每根橋架最好使用相同的值，使橋架更統一和美觀。

1.3 總述

當底板，H型鋼和槽鋼各參數都確定后，三部分通過焊接整合成一整體后就可以進行現場安裝。由于管廊各位置橋架的數量，標高，尺寸等的不一樣使支撐件存在許多不同的規格，在設計，預制，安裝時可根據不同規格進行歸類和標記，避免出錯和遺漏。

2 卡夾法

所謂卡夾法就是免開孔，免焊接，梁夾件，支撐件，槽鋼等通過夾持的方式固定于管廊H型鋼。

卡夾法的優點：

（1）安裝靈活迅速，對管廊無破壞；

（2）支撐件為組合式，拆卸方便，拆下的配件和槽鋼可重復使用，材料無浪費；

（3）安裝可根據現場情況隨時調節，無需預先提條件；

（4）可以在原基礎上進行擴展；

（5）管廊的任何位置都可作為支撐點，使用極其靈活。

卡夾法的缺點：

（1）支撐相對于焊接和螺栓固定不穩定且支撐力有限；

（2）易受高風荷載影響；

（3）價格相對較高。

2.1 使用條件

適用于多數施工場合。但對于大負荷，高風荷載，有震動的工況，需和廠家確認。

2.2 設計

現在卡夾法已以其安裝簡單，快速，使用靈活等優點被廣泛運用在工業，能源，商住，交通，和特殊行業。用途如儀表的支撐，橋架的固定，儀表和管道管線的敷設等。對于大負荷如多層橋架及高荷載等情況的使用，設計人員需預先計算出電纜和橋架負載情況并結合當地地質情況，由專業的支撐件廠家提供設計和指導安裝。

喜利得公司作為全球知名的支撐卡夾系統提供商，提供一整套系統解決方案。具體可致電咨詢。

2.3 總述

卡夾法的優點顯而易見，在預算充足且經過受力計算滿足技術要求的前提下，卡夾系統是設計人員和安裝公司的首選。

3 預埋件法

預埋件法是指在澆筑混凝土時，預先在混凝土中埋設螺栓連接件。支撐件預制完后直接固定于預埋螺栓。此法和預開孔法有很多類型之處，可以相互借鑒和補充。

優點：無需焊接，安裝拆卸方便，固定牢固。

缺點：設計過程復雜，預埋螺栓在支撐件移除后需進行處理。

3.1 使用條件

適用于橋架固定于混凝土結構，負荷大如多層并行橋架，環境風荷載高，有震動，現場不允許焊接的情況。

3.2 設計

預埋件法的設計思路和方法和預開孔法一樣，支撐件組成也一樣，也是由底板，H型鋼和C5/C10槽鋼組成。二者之間互通。

和預開孔法的唯一區別為預開孔法需在鋼結構管廊上開孔，而預埋件法需在混凝土相應位置預埋螺栓。設計思路和對結構專業提條件方法與預開孔也一樣。

在某些情況，如橋架直接固定于混凝土地面或需懸掛安裝的橋架，則可無需預埋螺栓，支撐件現場直接打膨脹螺栓進行固定。

3.3 總述

對于預埋件法和預開孔法，客戶可根據現場情況靈活運用，支撐件中組成部分的H型鋼和槽鋼可以選用U型槽鋼和托臂替換，安裝相對方便但成本也更高。

4 結束語

由于現場狀況復雜多變，沒有一種方法能解決所有支撐問題，往往是不同方法的靈活運用。隨著新安裝技術的發展，安裝過程也正朝著安全，便捷，耐用和環保方向發展。

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