一種新的管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

苑 鋒

(山東萊克工程設(shè)計(jì)有限公司，山東 東營 257000)

一種新的管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

苑 鋒

(山東萊克工程設(shè)計(jì)有限公司，山東 東營 257000)

結(jié)合管廊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和門式剛架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，將門式剛架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念引入到管廊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。與管廊傳統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念相比，門式剛架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念使管廊結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)連接更簡單，更便于現(xiàn)場施工。

管廊結(jié)構(gòu)，門式剛架，框架結(jié)構(gòu)

1 傳統(tǒng)的管廊設(shè)計(jì)方法

管廊，即管道的走廊，工業(yè)站場中將很多管道集中在一起，在空中用支架撐起形成和走廊類似的一種結(jié)構(gòu)，如圖1，圖2所示。在工業(yè)站場設(shè)計(jì)中，由于各種管線的架空需求，管廊的設(shè)計(jì)越來越多，工業(yè)管廊長度一般在幾十米至幾百米，支撐著站場中重要的工業(yè)管線，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中尤為重要。

管廊的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是采用框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，把整個管廊簡化成整體的鋼框架模型，所有節(jié)點(diǎn)采用剛接方式，柱腳采用固接方式。根據(jù)多年來管廊的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及施工現(xiàn)場的反饋，管廊傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法得到的成果在工程施工中存在以下難點(diǎn)：

1)梁、柱節(jié)點(diǎn)采用剛接方式造成節(jié)點(diǎn)連接復(fù)雜，螺栓數(shù)量多，安裝困難，如圖3所示。2)柱腳采用固接方式，螺栓數(shù)量過多，安裝困難，如圖4所示，且計(jì)算得到的基礎(chǔ)尺寸過大造成基礎(chǔ)碰撞問題。

隨著管廊在工業(yè)站場中不斷推廣，傳統(tǒng)管廊設(shè)計(jì)方法的缺陷越來越凸顯，為了使管廊的設(shè)計(jì)成果能便于施工，現(xiàn)對原有管廊設(shè)計(jì)方法進(jìn)行改進(jìn)。

2 管廊的門式剛架設(shè)計(jì)理念

門式剛架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：每榀橫向剛架是由橫梁、柱和基礎(chǔ)組成，柱與橫梁剛接，與基礎(chǔ)鉸接，橫向剛架承擔(dān)橫向水平力、縱向支座推力和豎向力。每榀橫向剛架再通過縱向桿架連接成整體，縱向桿件用于傳遞縱向支座推力，縱向桿件最終將縱向支座推力通過柱間支撐傳遞到基礎(chǔ)。

管廊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是寬度一般是幾米，長度一般幾十米至幾百米，沿著長度方向由數(shù)榀剛架排列而成，這種布置形式和門式剛架的結(jié)構(gòu)模型很相似，從而將門式剛架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念引入到管廊設(shè)計(jì)中來。結(jié)構(gòu)模型簡化如圖5所示，橫向剛架采用門式剛架結(jié)構(gòu)體系來承受管線豎向力、縱向支座推力及橫向風(fēng)荷載，柱腳采用鉸接方式，柱上部與鋼梁采用剛接方式，管廊縱向通過縱向鋼梁將每榀橫向剛架通過鉸接方式連接，縱向設(shè)柱間支撐將管線的縱向支座推力傳遞給基礎(chǔ)。

具體設(shè)計(jì)步驟如下：

1)橫向剛架設(shè)計(jì)：

橫向剛架采用門式剛架結(jié)構(gòu)體系，柱腳采用鉸接方式。橫向剛架承受管線的豎向力、沿管廊縱向的支座推力、沿管線橫向的風(fēng)荷載，如圖6所示。

2)縱向鋼梁設(shè)計(jì)：

管廊縱向鋼梁采用簡支梁結(jié)構(gòu)模型，承受沿管廊縱向的支座推力，如圖7所示。

3)柱間支撐設(shè)計(jì)：

柱間支撐與兩側(cè)柱形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體系，將管廊沿縱向疊加的支座推力傳遞給基礎(chǔ)，如圖8所示。

4)基礎(chǔ)計(jì)算：

橫向剛架采用門式剛架結(jié)構(gòu)體系，柱腳采用鉸接方式。柱腳形式如圖9所示。

3 新方法與傳統(tǒng)方法的對比

將門式剛架的結(jié)構(gòu)理念引入到管廊設(shè)計(jì)中，對同一項(xiàng)目的設(shè)計(jì)成果進(jìn)行比較，對比如圖10，圖11所示。

通過對比可以看出，新的設(shè)計(jì)方法得到的梁、柱節(jié)點(diǎn)和柱腳節(jié)點(diǎn)螺栓數(shù)量明顯較少、柱腳節(jié)點(diǎn)板尺寸也明顯減小，節(jié)點(diǎn)連接更加簡單，便于施工。

4 結(jié)語

本文將門式剛架的結(jié)構(gòu)理念引入到管廊的設(shè)計(jì)中，對管廊新的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了闡述，并將新設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)成果與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)成果進(jìn)行比較，經(jīng)過比較可以看出，新的設(shè)計(jì)方法能使管廊的連接節(jié)點(diǎn)更加簡單，更便于施工，解決管廊施工困難的問題。

[1] GB 51022—2015，門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范[S].

[2] GB 51019—2014，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] DB 50017—2003，化工工程管架、管墩設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Abstract: Combining with the structural features of the pipe gallery and structural design idea for the portal frames, the paper leads the structural design of the portal frame into the design of the pipe gallery, and indicates the structural design of the portal frame can make the joint connection of the pipe gallery easier and it makes the site construction more convenient by comparing with the traditional framework structure design.

Keywords: pipe gallery, portal frame, framework

Ondesignmethodsfornewpipegallery

YuanFeng

(ShandongLaikeEngineeringDesignCo.,Ltd,Dongying257000,China)

1009-6825(2017)25-0051-02

TU318

A

2017-06-25

苑 鋒(1983- )，男，工程師