工业厂房综合支架设计应用分析

刘景

（中车洛阳机车有限公司，河南洛阳 471000）

工业厂房综合支架设计应用分析

刘景

（中车洛阳机车有限公司，河南洛阳 471000）

本文结合工作实践，采用归纳、分析等方法，对工业厂房综合支架的功能、设计程序、案列实践等进行探讨分析，提出综合支架和管线综合平衡布置的适用性。

综合支架；管线布置；设计应用

随着工业建筑的发展，工业厂房在结构形式、材料选型、建筑外观等方面不断创新与丰富，并且近几年工业园区的精益管理标准越来越高，建设方开始重视工业厂房的内部装饰和满足功能使用的细部节点设计，如何选取美观实用、经济合理的综合管架是建设方和设计者关注的问题之一。

1 传统管线支架的弊端

传统的设计实践中，工程管道设计由机电安装各专业根据计算得出主管线的规格、路径，然后根据标准图集选取支架形式，一般做法是选取以角钢为主要材料的三角形支架，根据管线布置数量确定宽度和标高。这种情况下，管线支架由各专业主导，缺乏统一规划设计，长短不一的支架形式显得杂乱不美观，不符合工业厂房标准化管理理念。并且施工过程中，主、支管线布置位置冲突现象多有发生，造成无法施工安装，不得不变更设计，既延误工期，又增加费用。

2 综合支架的功能

综合支架通过对管线的统筹部署，可以避免主管线竖向冲突，更好地满足使用需求。同时合理安排管线分层布置，可以为规划中的管线提供预留位置，满足弹性发展空间，减少后期增加管线的施工难度和对原结构的破坏。工业厂房设备数量多，尤其是无隔墙的联排厂房，各工艺区域需要的能源点均需沿厂房柱设置，采用综合支架布置管线，可以对机电安装各专业管线平衡布置，确保支路管线有序引出，避免施工和使用中的冲突。因此，综合支架设计形式在工业厂房得到推广应用。

3 综合支架设计程序

综合支架设计要考虑竖向荷载、水平荷载和地震力的影响。竖向荷载包括管线自重（含管道保温层）、管内输送介质重量以及施工试压阶段的液体重量，并考虑施工安装、偶然荷载等，设计时一般按照管架间距的重量荷载乘以1.20～1.35的结构安全系数计算［1］。水平荷载包括风荷载、管道补偿器的反弹力、不平衡内压力等。

综合支架由结构专业进行设计，设计前应确保机电安装各专业完成主管线设计，能提供可靠的荷载计算依据。首先，机电安装各专业负责人审查工艺文件，与建设方召开设计沟通会，充分了解现场周边管线布置情况、生产使用环境，记录管线引入位置和标高、能源需求多的大型设备布置区域，以及建设方对工业管线的特殊要求、需预留的管线型号和用途等。其次，各专业根据工艺需求，对管线的布置路径和型号、规格进行详细设计，主管线设计完成后，绘制综合管线平衡布置图，向结构专业设计人员提报以下资料：①管线平剖面布置图、规格，位置图及工艺对支架的要求；②管线重量，保温层厚度，管道内介质重量，管道内事故水、试压水、沉积物、预留荷载和活荷载等，以及管道对支架的水平推力；③管道壁的最高、最低计算温度；④需预留的管线位置、型号规格、用途等。最后，结构专业进行综合支架设计，设计初稿完成后，与建筑及各专业进行沟通，保证路径、标高准确，同时考虑施工的可行性。

4 综合支架设计案例

现代工业厂房多采用钢结构形式，厂房内部综合支架一般附钢柱设置，符合《钢结构设计规范》GB50017-2003、《工业金属管道设计》等国家规范。

某工程项目为钢结构厂房，柱间距离6.0m，厂房功能是关键部件检修，需布置管线包括电力干线、电缆桥架、给水、消防管线、压缩空气、采暖和蒸汽管线等。根据机电各专业设计的主管线规格，综合支架设计净宽为600mm，按5层设置，顶层布置弱电管线，包括电话、网络、监控、广播线等；第2层为电缆桥架；第3层为给水、消防管道；第4层为采暖供水、回水和压缩空气，第5层蒸汽管道。电缆桥架因布线较多，考虑布线安装、维修操作空间，层间高度设计为650mm，其他层按350mm设置，同层支架标高随机电各专业管线坡度要求调整。综合支架沿厂房钢柱通长布置，至端墙末端及转角处，考虑预留不小于500mm的安装、维修空间。端墙布置支架时需考虑通道出入口标高，本项目门高为5.2m，因此端墙处综合支架整体抬高，最底层标高控制在5.45m以上。

支架侧梁采用2根16a槽钢作为辅梁焊接在厂房钢柱上，每个柱间距设置2处横杆，保证间距不大于2.0m，分散竖向荷载受力点，控制横梁挠度，保证支架的稳定性。

该案例综合支架布置6种管线种类，所有竖向支管线均需沿厂房钢柱两侧引入到能源使用点。因厂房内部配置配电柜较多；电缆引线截面积大，不易折弯，安装难度高；而且电缆线价格较高，控制引线距离利于控制造价。因此，在管线布置时，优先保证配电柜、配电箱的位置。其次，布置消防箱，消防箱体积较大，合理布置有利于节省生产空间，而且与配电柜应分开布置。然后，考虑压缩空气分配器、蒸汽管道的位置，以满足工艺使用需求。最后，考虑采暖管道，采暖管道一般材质为PPR管和PE管，管径较小、材料易弯折，而且供水、回水均带有压力，避让有工艺功能要求的管线。具体平面布置见图1。

该项目采用综合支架，较好地对各管线进行了平衡布置，避免了安装和使用过程的冲突。

案例中型钢构件均采用焊接连接，现场加工制作方便，省工省时，成本较低。结构刚性大，整体性好。但焊接连接也有以下缺点：①现场操作工人水平不同，施工质量把控存在风险；②高温可在焊缝周边形成热影响区，使材质变脆，焊接残余应力使结构发生脆性破坏的可能性增大；③焊接电流过大会使构件尺寸和形状发生变化，难以矫正和调平，不利于管线安装。为避免焊接连接的缺点，综合支架构件的连接方式可以采取螺栓连接。

图1 支架平面布置图

厂房钢柱预先焊接牛腿支架和连接板，辅梁通过螺栓固定在连接板上，辅梁和横杆按照图纸设计尺寸加工打孔，采用螺杆和螺栓将横杆与辅梁连接，所有构件在现场组装。

螺栓连接方式可以对构件进行微调平，利于支架横撑找平，管线安装难以找平时，可以微调支架，保证管线安装平直。但螺栓连接需采用专业设备预先对构件进行切割、加工、打孔，尺寸准确度要求高，加工程序复杂，成本较高。

5 结语

综合支架形式规整，可以节省空间，实现管线统筹规划和综合平衡布置，较好地避免了机电各专业的布线冲突和杂乱，满足工业厂房使用和标准化管理需求。但在支架设计和选型时，设计资料应准备齐全，做到专业之间的充分沟通，以更好地优化设计，满足施工安装和使用需求。

［1］中华人民共和国建设部和中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB50017-2003.钢结构设计规范［S］.北京：中国计划出版社，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

刘景（1983-），女，本科，工程师，研究方向：建筑工程技术与管理。