工業(yè)廠房綜合支架設(shè)計應用分析

劉景

（中車洛陽機車有限公司，河南洛陽 471000）

工業(yè)廠房綜合支架設(shè)計應用分析

劉景

（中車洛陽機車有限公司，河南洛陽 471000）

本文結(jié)合工作實踐，采用歸納、分析等方法，對工業(yè)廠房綜合支架的功能、設(shè)計程序、案列實踐等進行探討分析，提出綜合支架和管線綜合平衡布置的適用性。

綜合支架；管線布置；設(shè)計應用

隨著工業(yè)建筑的發(fā)展，工業(yè)廠房在結(jié)構(gòu)形式、材料選型、建筑外觀等方面不斷創(chuàng)新與豐富，并且近幾年工業(yè)園區(qū)的精益管理標準越來越高，建設(shè)方開始重視工業(yè)廠房的內(nèi)部裝飾和滿足功能使用的細部節(jié)點設(shè)計，如何選取美觀實用、經(jīng)濟合理的綜合管架是建設(shè)方和設(shè)計者關(guān)注的問題之一。

1 傳統(tǒng)管線支架的弊端

傳統(tǒng)的設(shè)計實踐中，工程管道設(shè)計由機電安裝各專業(yè)根據(jù)計算得出主管線的規(guī)格、路徑，然后根據(jù)標準圖集選取支架形式，一般做法是選取以角鋼為主要材料的三角形支架，根據(jù)管線布置數(shù)量確定寬度和標高。這種情況下，管線支架由各專業(yè)主導，缺乏統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計，長短不一的支架形式顯得雜亂不美觀，不符合工業(yè)廠房標準化管理理念。并且施工過程中，主、支管線布置位置沖突現(xiàn)象多有發(fā)生，造成無法施工安裝，不得不變更設(shè)計，既延誤工期，又增加費用。

2 綜合支架的功能

綜合支架通過對管線的統(tǒng)籌部署，可以避免主管線豎向沖突，更好地滿足使用需求。同時合理安排管線分層布置，可以為規(guī)劃中的管線提供預留位置，滿足彈性發(fā)展空間，減少后期增加管線的施工難度和對原結(jié)構(gòu)的破壞。工業(yè)廠房設(shè)備數(shù)量多，尤其是無隔墻的聯(lián)排廠房，各工藝區(qū)域需要的能源點均需沿廠房柱設(shè)置，采用綜合支架布置管線，可以對機電安裝各專業(yè)管線平衡布置，確保支路管線有序引出，避免施工和使用中的沖突。因此，綜合支架設(shè)計形式在工業(yè)廠房得到推廣應用。

3 綜合支架設(shè)計程序

綜合支架設(shè)計要考慮豎向荷載、水平荷載和地震力的影響。豎向荷載包括管線自重（含管道保溫層）、管內(nèi)輸送介質(zhì)重量以及施工試壓階段的液體重量，并考慮施工安裝、偶然荷載等，設(shè)計時一般按照管架間距的重量荷載乘以1.20～1.35的結(jié)構(gòu)安全系數(shù)計算［1］。水平荷載包括風荷載、管道補償器的反彈力、不平衡內(nèi)壓力等。

綜合支架由結(jié)構(gòu)專業(yè)進行設(shè)計，設(shè)計前應確保機電安裝各專業(yè)完成主管線設(shè)計，能提供可靠的荷載計算依據(jù)。首先，機電安裝各專業(yè)負責人審查工藝文件，與建設(shè)方召開設(shè)計溝通會，充分了解現(xiàn)場周邊管線布置情況、生產(chǎn)使用環(huán)境，記錄管線引入位置和標高、能源需求多的大型設(shè)備布置區(qū)域，以及建設(shè)方對工業(yè)管線的特殊要求、需預留的管線型號和用途等。其次，各專業(yè)根據(jù)工藝需求，對管線的布置路徑和型號、規(guī)格進行詳細設(shè)計，主管線設(shè)計完成后，繪制綜合管線平衡布置圖，向結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計人員提報以下資料：①管線平剖面布置圖、規(guī)格，位置圖及工藝對支架的要求；②管線重量，保溫層厚度，管道內(nèi)介質(zhì)重量，管道內(nèi)事故水、試壓水、沉積物、預留荷載和活荷載等，以及管道對支架的水平推力；③管道壁的最高、最低計算溫度；④需預留的管線位置、型號規(guī)格、用途等。最后，結(jié)構(gòu)專業(yè)進行綜合支架設(shè)計，設(shè)計初稿完成后，與建筑及各專業(yè)進行溝通，保證路徑、標高準確，同時考慮施工的可行性。

4 綜合支架設(shè)計案例

現(xiàn)代工業(yè)廠房多采用鋼結(jié)構(gòu)形式，廠房內(nèi)部綜合支架一般附鋼柱設(shè)置，符合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017-2003、《工業(yè)金屬管道設(shè)計》等國家規(guī)范。

某工程項目為鋼結(jié)構(gòu)廠房，柱間距離6.0m，廠房功能是關(guān)鍵部件檢修，需布置管線包括電力干線、電纜橋架、給水、消防管線、壓縮空氣、采暖和蒸汽管線等。根據(jù)機電各專業(yè)設(shè)計的主管線規(guī)格，綜合支架設(shè)計凈寬為600mm，按5層設(shè)置，頂層布置弱電管線，包括電話、網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控、廣播線等；第2層為電纜橋架；第3層為給水、消防管道；第4層為采暖供水、回水和壓縮空氣，第5層蒸汽管道。電纜橋架因布線較多，考慮布線安裝、維修操作空間，層間高度設(shè)計為650mm，其他層按350mm設(shè)置，同層支架標高隨機電各專業(yè)管線坡度要求調(diào)整。綜合支架沿廠房鋼柱通長布置，至端墻末端及轉(zhuǎn)角處，考慮預留不小于500mm的安裝、維修空間。端墻布置支架時需考慮通道出入口標高，本項目門高為5.2m，因此端墻處綜合支架整體抬高，最底層標高控制在5.45m以上。

支架側(cè)梁采用2根16a槽鋼作為輔梁焊接在廠房鋼柱上，每個柱間距設(shè)置2處橫桿，保證間距不大于2.0m，分散豎向荷載受力點，控制橫梁撓度，保證支架的穩(wěn)定性。

該案例綜合支架布置6種管線種類，所有豎向支管線均需沿廠房鋼柱兩側(cè)引入到能源使用點。因廠房內(nèi)部配置配電柜較多；電纜引線截面積大，不易折彎，安裝難度高；而且電纜線價格較高，控制引線距離利于控制造價。因此，在管線布置時，優(yōu)先保證配電柜、配電箱的位置。其次，布置消防箱，消防箱體積較大，合理布置有利于節(jié)省生產(chǎn)空間，而且與配電柜應分開布置。然后，考慮壓縮空氣分配器、蒸汽管道的位置，以滿足工藝使用需求。最后，考慮采暖管道，采暖管道一般材質(zhì)為PPR管和PE管，管徑較小、材料易彎折，而且供水、回水均帶有壓力，避讓有工藝功能要求的管線。具體平面布置見圖1。

該項目采用綜合支架，較好地對各管線進行了平衡布置，避免了安裝和使用過程的沖突。

案例中型鋼構(gòu)件均采用焊接連接，現(xiàn)場加工制作方便，省工省時，成本較低。結(jié)構(gòu)剛性大，整體性好。但焊接連接也有以下缺點：①現(xiàn)場操作工人水平不同，施工質(zhì)量把控存在風險；②高溫可在焊縫周邊形成熱影響區(qū)，使材質(zhì)變脆，焊接殘余應力使結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性破壞的可能性增大；③焊接電流過大會使構(gòu)件尺寸和形狀發(fā)生變化，難以矯正和調(diào)平，不利于管線安裝。為避免焊接連接的缺點，綜合支架構(gòu)件的連接方式可以采取螺栓連接。

圖1 支架平面布置圖

廠房鋼柱預先焊接牛腿支架和連接板，輔梁通過螺栓固定在連接板上，輔梁和橫桿按照圖紙設(shè)計尺寸加工打孔，采用螺桿和螺栓將橫桿與輔梁連接，所有構(gòu)件在現(xiàn)場組裝。

螺栓連接方式可以對構(gòu)件進行微調(diào)平，利于支架橫撐找平，管線安裝難以找平時，可以微調(diào)支架，保證管線安裝平直。但螺栓連接需采用專業(yè)設(shè)備預先對構(gòu)件進行切割、加工、打孔，尺寸準確度要求高，加工程序復雜，成本較高。

5 結(jié)語

綜合支架形式規(guī)整，可以節(jié)省空間，實現(xiàn)管線統(tǒng)籌規(guī)劃和綜合平衡布置，較好地避免了機電各專業(yè)的布線沖突和雜亂，滿足工業(yè)廠房使用和標準化管理需求。但在支架設(shè)計和選型時，設(shè)計資料應準備齊全，做到專業(yè)之間的充分溝通，以更好地優(yōu)化設(shè)計，滿足施工安裝和使用需求。

［1］中華人民共和國建設(shè)部和中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB50017-2003.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2003.

Analysis on the Application of Comprehensive Support Design in Industrial Workshop

Liu Jing
（CRRC Luoyang Locomotive Co.,Ltd.，Luoyang Henan 471000）

Combined with the work practice,using the methods of induction and analysis,this paper discussed the function,design procedure and practice of the comprehensive support of industrial workshop,put forward the applicability of the comprehensive balance of integrated support and pipeline.

integrated support；pipeline layout；design and application

TU990.3

A

1003-5168（2017）04-0134-02

2017-03-08

劉景（1983-），女，本科，工程師，研究方向：建筑工程技術(shù)與管理。