火力发电厂厂区综合管道支架设计心得

摘要：本文结合库车电厂2X330MW机组技改工程，总结了厂区综合管道支架布置的一般原则及采用薄壁离心钢管、热轧H型钢梁为管架柱梁构件时的计算方法
关键词：厂区综合管道支架 ；薄壁离心钢管
Abstract: Combined with the 2X330MW unit technical tranormation project, this paper summarizes the general principle of the factory pipe support arrangement and the calculating methods of using the thin wall centrifugal steel, hot-rolled steel beam H for pipe rack column beam member.
Key words: plant pipe bracket; thin wall centrifugal steel
2095-2104（2012）
厂区综合管道支架在火力发电厂的构筑物中，就结构单体而言，并非复杂。然而，由于一方面管架较长，涉及到道路、厂区地下设施及建（构）筑物、设备等众多头绪，另一方面土建设计人员需和各工艺专业不停协调。因此管架设计一直是比

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较繁琐的。本文根据库车电厂2X330MW工程的管架设计及现场施工的实际问题，对厂区管架的布置及计算做一简析，以资参考。

1.综合管架的布置和类型

1.1管架柱定位的基本原则

管架的走向及初步定位应从整体出发，统一规划，做到管架和建（构）筑物在平面和竖向上相互协调、交叉合理、有利厂容。总体来说，管架宜平行于道路或建（构）筑物，应不影响交通运输、人流通行、消防和检修。另外，多管共同敷设时，应力求管道荷载分布合理和避免相互影响。以上各项在土建施工图前已由总图和各工艺专业大致考虑。土建专业应在此基础上根据“安全、经济、美观”的原则确定各管架柱的柱距及根据地下设施和建（构）筑物的具体情况调整管架柱的定位。
管架之间的距离从根本上是由管道或电缆桥架的最小支撑点距离所决定的。但土建专业对支撑点的设置有如下两种方式：
①支撑点直接在支架梁上。
②在支架柱头间增设纵向梁或桁架，在纵向梁或桁架间再设次横梁作为支撑点。
以上②实际上是通过增加上部结构而减少柱及其基础，这样在一定的跨度、高度范围内不但可以做到经济合理，而且拉开了柱距，协调美观。这一点，在工艺专业管道布置时就应综合考虑，以本工程为例，机务专业将管道分为两层，下层大管道，支撑间距6m，上层小管道，支撑间距3m。由此，取柱距6m，上层设通长钢梁。
管架位置的确定还要考虑管架与道路及建（构）筑物的关系。一般情况下，管架柱外边与路边的净距应>1m，当管架跨路时，梁底距路面的高度应>5m。管架柱应尽量避开建筑物门窗正对的位置，以免影响出入及通风采光。管架柱外边距建筑物外墙边应>

1.5m（无门窗墙壁）、>3m（有门窗墙壁）。

1.2管架与障碍物交叉碰撞问题及其解决

管架与障碍物的交叉碰撞分为地上和地下两种。地上部分一般在总图上有明确的反映，易于把握。但需注意在总图上没有反映的地上部分，如：
设备及相近的管道。在现场就有管架和辅机楼外储气罐位置重叠的情况。
非道路的通道。如煤场边的管架需局部抬高以进出推煤机。
与各建筑物接口部分，需检查建筑物墙体留孔及埋件位置。
地下碰撞在现场发生的次数较多。主要碰撞对象有如下三种：
与沟道的碰撞。
与建筑物基础的碰撞。
与地下管道的碰撞。
这其中尤其以③居多，且如果管道为非压力管道，现场解决困难。
解决以上碰撞，从根本上应在设计时加强对总图及工艺专业设备布置的了解。在碰撞节点处按实际放样，调整管架的位置或基础形状、埋深，与工艺专业协调解决。在这里需注意的是尽量不要让管道布置在基础以下，以免受压。

1.3管架的分类

一般电厂工程涉及到的管架分类如下：
按用途分为固定支架和滑动支架。
按结构类型分为门型支架和T型支架。
按归口专业分为：机务、化学、暖通、除灰、电气等。
分述如下：
1.3.1 固定支架的位置由工艺专业确定（一般应选用低支架），由于固定支架的纵横向外力都较大，且在梁上还作用有扭矩，在设计时，固定支架可采用纵向两榀四柱式支架，且在两榀支架间加设支撑。
1.3.2在一般情况下都应选用门型支架，在局部管道根数较少（≤4）、荷载及工况基本相同的的情况下，选用了T型支架，但每边悬挑长度应≤500。
1.3.3提出管架按归口专业分类，是为了便于协调及查阅。如电气桥架分散于各专业中反映，而桥架的支撑间距为≤2M，要求严于一般的管道，因此对桥架必须专门设置通道。另外，管架和各建筑物接口时，其间距可能满足管道要求但>2M,此时同样需加设桥架通道。

2.综合管架的计算

在设计中，管架的横向跨距、纵向间距应尽量相同，以减少支架类型，这样，管架的梁柱构件类型可尽量减少，使管架整洁美观，节点数量减少，便于施工；另一方面也减少了计算的工作量。在库车电厂2X330MW工程中，选用薄壁离心钢管和轧制H型钢作为管架的梁柱基本构件。

2.1基础埋深及基础型状的选择

库车电厂2X330MW管架地质情况如下：
①砾砂、①1中粗砂、①2粉细砂、①3粉土、②中粗砂、②1粉细砂、②2粉土、③粉土、④粉细砂
从以上情况看，最好选用①土做持力层（基础底面标高大约-2.500）。但就实际情况而言，一方面管架的垂直力较小，而水平力较大，如深埋，基础底面积由Pmax<1.2f决定，会出现埋深越大，基础底面积越大的情况。这样，不但增加了杆件的长度，而且基础也会变大，很不经济。同时，由于深挖施工时需考虑放坡、降水等，会增加施工难度。另一方面，综合管架为二类构筑物（相当于《建筑抗震设计规范（GB50011-2010）》中的丙级），且本期管架高度不大，荷载也较小。综上所述，最终采用①土做持力层（基础底面标高-2.500），对地基土层未做处理。但对基础和上部结构做如下处理：
2.1.1一般情况下将门架两柱基础相连做成一个整体性、刚度较好的整体条形基础。在转角受力复杂处，各柱做独立基础，但在各独立基础间用连梁连接。
2.1.2上部结构如前所述，在柱顶用通长钢梁连接，既可以为管道提供支撑点，同时也加强了管架上部结构的整体刚度。
以上处理方式符合《建筑抗震设计规范》表

3.6的要求。

2.2薄壁离心钢管和轧制H型钢组合管架的计算

薄壁离心钢管作为一种复合结构，可以充分发挥钢和混凝土两种材料的物理力学特性，克服两者单独使用的弱点。而轧制H型钢由于质量向翼缘分布，在同等用钢量的情况下，比工字钢具有更大的抗弯模量（EI）。两者都是成型产品，现场拼装，施工方便、快捷。
在计算时采用PK程序。由于梁柱材料不同，因此，必须按照相同抗弯刚度比的原则将梁柱转化为同一材料（以下设为混凝土），才能进行输入。转化过程如下：

2.1计算EI(柱):EI(梁)，其中EI(柱)应为钢壁和内侧混凝土的EI之和。