论工厂室外钢结构综合管廊标准化设计.docx

《论工厂室外钢结构综合管廊标准化设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《论工厂室外钢结构综合管廊标准化设计.docx（9页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、论工厂室外钢结构综合管廊标准化设计（摘要）工厂室外钢结构综合管廊标准化设计对大型工厂室外综合管廊结构设计工作具有重要意义。在圈定标准化设计范围，进行前期资料收集及标准模块化制定的基础上，对室外钢结构综合管廊的桁架截面及高度、横梁及水平支撑截面、支架立柱及支撑截面的确定过程进行了详细分析，为后续同类管廊设计提供了正确、有效且合理的设计参考。（关键词）工厂室外钢结构；综合管廊；标准化设计；模块化；桁架截面经过改革开放30年的发展，我国工业发展迅速，工厂建设大幅增加，规模也不断在扩张改造。工厂建设离不开室外综合管廊1的敷设，考虑到钢结构施工、安装及技术改造方便可靠，因此室外钢结构综合管廊的敷设被广泛

2、应用。目前，工厂室外综合管廊的敷设多种多样，结构形式也五花八门，设计单位每个工程均需单独设计，浪费人力物力。为了减轻结构设计人员工作负荷，提高工作效率，缩短设计周期，对工厂室外钢结构综合管廊进行标准化设计具有重要意义。1标准化设计制定的范围本次标准化设计考虑的是工厂室外管道钢结构管廊设计与安装。综合管廊上可敷设具有给水、供热、电力、通信、工艺等管线，管径25WDN600nun（主要是风、雪、积灰及裹冰荷载计算）。设计依据为现行国家相关规程规范。2前期考察2. 1资料收集通过总结本单位设计工程及相关行业工程，分别从管廊结构形式、支架形式、管廊宽度、桁架跨度及形式、桁架高度、层数及桁架支座形式逐一

3、研究分析，并结合标准化设计制定的范围而得出管廊外形。有色冶金行业中，管廊结构形式以钢管结构2管廊为主，局部工程采用钢筋混凝土结构；支架采用钢管活动支架3、固定支架，局部工程采用钢筋混凝土柱支架；管廊宽度以2.04.Om宽度最适宜；桁架跨度对于钢结构而言以1521m为主，桁架形式采用钢管平行桁架4,桁架高度约2.Om,层数以23层为主；12m以内跨度以单钢梁较支于支架上为主，层数采用12层。对钢筋混凝土结构，以12m.15m标准跨为主，桁架形式采用预制平行下承式桁架，层数以23层为主，桁架高度约2.5m；12m以内跨度以现浇硅结构为主，层数采用12层。其他行业工程中，管廊整体结构也有类同本单位设

4、计工程中结构形式，也有采用钢筋混凝土支架、H型钢柱支架5、H型钢下承式平面桁架形式；桁架跨度也均在1521m之间较多。2.2标准模块化制定通过以上资料收集，管廊标准化设计采用形式简洁，外形美观，施工、防腐可靠，运用最广泛的圆钢管形式，桁架采用下承式平行桁架，局部根据需要设置下吊层。管廊宽度采用2.0m、2.5m、3.0m、3.5m4.0m5种；管廊桁架宽度采用12m、15m、18m、21m、24m5种；管廊层数采用2层、3层；管廊底层净高不小于5.0mo管廊（桁架式管架）示意图见图Io管廊高度图1管廊（桁架式管架）示意3结构设计3. 1桁架截面及高度确定管廊体系中桁架主要承受管道传来的竖向荷载

5、，其次应考虑自然条件作用下的竖向及平面外荷载。因此，本次标准化设计中桁架截面及高度的确定，关键是要首先划定管道传来的竖向荷载。笔者通过总结有色冶炼行业中管道设计荷载资料，并由工艺专业根据管廊宽度，管径的大小（25WDNBH200X200三种类型。连接前后两根桁架的水平支撑主要承受平面外风荷载作用，构件计算时采用水平平行桁架进行验算。根据建筑结构荷载规范式计算风荷载标准值，其中体型系数US取值采用第38项中(C)项。将线荷载转化为节点荷载，作用于节点上，钢材均采用Q345B,用SAP2000V15.0版本软件进行计算。分析验算各构件强度、稳定及桁架的水平位移。水平支撑截面取76、89两种。通过以

6、上计算内容归并，仅通过管廊上均布竖向荷载及管廊宽度即可选定横梁及水平支撑。3.3 支架立柱及支撑截面的确定3.3.1活动支架截面及计算确定活动支架主要承受桁架传来的支座反力，包括竖向桁架传来的竖向荷载及水平桁架传来的横向水平风荷载,再将水平地震8作用于模型中进行分析计算。考虑综合管廊整体外观协调及满足构件计算要求，支架圆钢管立柱截面不宜小于桁架弦杆截面且应满足钢结构设计规范第5.1、5.2章节计算及第5,3.8条受压构件长细比、5.4条局部稳定的要求。则支架圆钢管立柱截面取180、203、219三种类型，立柱间支撑相应取89、102、121三种类型，横梁均取BH200X200。活动支架计算简图

7、：采用两层或三层平面钢框支撑结构，柱脚较接，横梁与立柱刚接，支撑与立柱均皎接。竖向桁架、水平桁架传来的荷载作用于节点上，钢材均采用Q345B,用SAP2000V15.0版本软件进行计算。分析验算各构件强度、稳定及框架的水平位移。制定活动支架类型，可通过管廊度、活动支架两侧桁架跨度、竖向荷载等级、风荷载等级进行选定。3.3.2固定支架截面及计算确定固定支架主要承受桁架传来的支座反力及管道固定支座传来的纵向水平力，其中桁架传来支座反力包括竖向荷载及横向水平风荷载，再将水平地震作用于模型中进行分析计算。固定支架根据其所在管廊中的位置分为直线型、1型、T型及十字型4种。根据管道的敷设及受力分析，纵向水

8、平力由直线型固定支架承担，因此在管廊敷设转角处，均应设置直线型固定支架承受管道纵向产生的大部分水平力，转角处固定支架仅承受布置固定支架间距间的管道产生的摩擦力。根据以上分析，将直线型固定管架处管道产生纵向水平荷载划分3个等级，见表2。表2直线型固定支架荷载等级kN产生荷载部位-竖向荷载等级123上层(尺)255075下层+吊层(Fx+Ft)(50+25)(100+50)(150+75)产生荷载部位竖向荷载等级123上层(FS)255075下层+吊层(Fx+Fd)(50+25)(100+50)(150+75)将1型、T型及十字型固定管架处管道产生纵向水平荷载划分3个等级,见表3。表31型、T型及

9、十字型型固定支架荷载等级kN竖向荷载等级产生荷载部位123上层(R)152025下层+吊层(K+储)(20+10)(25+15)(30+20)产生荷载部位竖向荷载等级123上层(FS)152025下层+吊层(Fx+Fd)(20+10)(25+15)(30+20)考虑到综合管廊整体外观协调，且满足构件计算要求，支架圆钢管立柱截面不宜小于桁架弦杆截面、配合活动支架立柱截面，并应满足钢结构设计规范第5.1、5.2章节计算及第5.3.8条受压构件长细比、5.4条局部稳定的要求。则支架圆钢管立柱截面取180、203、219三种类型，立柱间支撑相应取89、102、121三种类型，横梁均取BH200X200

10、。固定支架计算简图：采用2层或3层空间钢框支撑结构，柱脚较接，横梁与立柱刚接，支撑与立柱均较接。竖向桁架、水平桁架传来的荷载作用于节点上，钢材均采用Q345B,用SAP2000V15.0版本软件进行计算,分析验算各构件强度、稳定及框架的水平位移。制定固定支架类型，可通过管廊度、固定支架两侧桁架跨度最大跨度、纵向水向荷载等级进行选型。3.4牛腿计算桁架与支架间采用设置牛腿形式连接，牛腿焊接于支架立柱上，承受桁架竖向支座反力。桁架弦杆截面大小反应牛腿所承受支座反力，根据钢结构设计规范式7.13,对牛腿节点直角角焊缝进行强度计算,以确定牛腿高度。将牛腿高度分为两档，分别为250mm、350nun。4

11、结束语综合管廊图集编制内容较多，参考资料较少，工程设计范围广，牵涉行业多，管道敷设、自然条件也复杂，笔者通过对工厂室外管道钢结构管廊标准化设计编制过程的详细分析，可为同类管廊设计提供了更为正确、有效及合理的设计参考。参考文献1H国振喜，曲昭嘉.管道支架设计手册M.中国建筑工业出版社出版，1998.2 CECS280:2010,钢管结构技术规程S.3 GB50709-2011,钢铁企业管道支架设计规范S.4 建筑结构构造资料集编辑委员会.建筑结构构造资料集（上）M.2版,北京:中国建筑工业出版社,2007.5 HGT21640.2-2000,H型钢钢结构管架通用图集S.6 GB50017-2003,钢结构设计规范S.7 GB50009-2012,建筑结构荷载规范S.8 GB50011-2010,建筑抗震设计规范S.