基于跨越結構的流體管道變形部位施工技術研究

龐華賢 安海軍 張志寶

中核新能核工業工程有限責任公司

基于跨越結構的流體管道變形部位施工技術研究

龐華賢 安海軍 張志寶

中核新能核工業工程有限責任公司

近年來，我國地震災害頻發，使人們對建筑物的抗震防震性能給予了密切關注，尤其是車站、機場等重要基礎設施處安置的水電應急保障系統自身的抗震能力直接決定了其所在地人們的生命財產安全。基于此，本文以跨越結構流體管道變形部位的相關施工技術作為主要研究內容，結合具體工程實例，對跨越結構流體管道變形部位的施工技術展開了深入研究，旨在為提高跨越結構流體管道的抗震性提供有價值的參考意見。

跨越結構；流體管道變形部位；施工技術

目前，我國建筑結構安全的有關規范中對各類基礎設施的抗震要求作出了明確說明，但對于建筑物內部機電管線等相關設施的抗震技術的研究則相對較少，而作為建筑物抗震防震技術的重要組成部分，跨結構流體管道形變部位的施工技術直接影響著建筑物的抗震防震效果。在此背景下，加強對塊結構流體管道變形部位施工技術的研究，進而確保建筑物抗震防震能力的提升，已成為當前建筑及相關領域工作人員需要著重開展的關鍵工作。

1 工程概況

云南省X機場是我國大型的樞紐機場，同時，也是國家重點工程之一，機場航站的東西向和南北向長度分別為1120m和850m，整個機場由南側主樓、東西兩翼指廊以及中央指廊與北側Y型指廊共同構成，其中，主樓地上、地下各3層，機場建筑面積約為54.79萬m2。整個航站樓處于云南省地震帶邊緣區域的，有多條斷層穿過機場，為降低地震影響，航站樓核心處全部采用減震、隔震措施，其與非隔震區域間設有抗震縫，抗震縫寬度約為800m，允許的變形位移量上限為400mm，從而增加了機電管線穿越該變形部位的施工難度。

2 安裝條件確認與管道的綜合排布

對管道安裝條件和綜合排布情況進行分析，是確保跨越結構流體管道變形部位施工質量的基礎和前提。在安裝條件的確認方面，首先，設計人員應結合工程的實際情況對給定跨越結構變形部位流體管道的最大位移量進行設計，其次，在對現場所完成的具體建筑結構情況予以詳細考察和測量的基礎上，對整個結構變形部位對應的管道位置、管道間距進行檢查，判斷其是否與設計圖紙的相關內容一致。在管道的綜合排布方面，施工人員應以該結構抗變形單元的實際需要對流體管道進行布置，確保管道在布置過程中盡可能不跨越抗震縫等結構變形部位。同時，在保持所排布的管道均勻分散的基礎上，對建筑附著物較少的區域予以充分利用，對于變形位移量相對較小的管道，則置于結構下部，并加強對管道的固定。需要說明的是，在管道綜合排布過程中，結構變形處管道的間距應大于或等于航站樓內管道抗結構變形最大的位移量。

3 跨越結構變形部位流體管道的連接方式

3.1 抗變形產品的選擇

抗變形產品的選擇主要包括兩方面：(1)金屬軟管的選擇。在選擇金屬軟管時，應確保所選產品為管徑在DN200以內或與DN200相等的常溫流體管道，而在結構空間允許的前提下，金屬軟管的管徑應小于或等于規格為DN150的非常溫流體管道；(2)補償器的選擇。補償器的選擇應遵循以下幾方面條件：①當管道的安裝空間較小且難以安置較長的金屬軟管時，應結合具體安裝長度、結構設計位移量和相關產品參數對合適的萬向型補償器予以正確選擇；②若將補償器應用于結構變形部位，應盡可能選取鉸鏈型或萬向型補償器，即在固定支架和萬向型補償器間以及主干道處，均應將相應的鉸鏈補償器予以設置，從而對管道在主運動平面內的變形位移進行補償；③當主干管分支部分位于結構變形部位時，應將固定支架設置于主干管分路處，并將萬向補償器跟設置與固定支架和干管分支處間，同時，還應確保所安裝的補償器和金屬軟管的材質應與整個管道系統的介質、壓力和溫度的要求向吻合，提高補償器與金屬軟管對整個管道系統的適應性。

3.2 管道連接方式

對于本文所研究的工程，當設計結構的變形位移s滿足40mm≤s≤400mm時，根據建筑空間，管道以金屬軟管與補償器將跨越結構的變形部位予以相連，采用的連接方式如圖1所示。由圖1可知，管道在跨越結構變形部位的連接為“幾字形”連接方式，其中，主干管以固定支架、固定吊架相連，結構縫處的軟管則以兩側的彈性吊架相連，從而確保其抗震性能的提升。

圖1 跨越結構變形部位流體管道的“幾字形”連接

4 變形部位管道支吊架的選配與管道安裝

4.1 支吊架選配

支吊架的選配主要包括兩方面，首先，是彈性吊架的配置。彈性吊架應設置在抗變形柔性段金屬軟管的連接彎頭處，其相關構件主要包括了彈簧減震器、末端抱箍管卡以及柔性連接段，需要說明的是，彈簧減振器除應滿足管道承重需求外，還應保有超過抗震變位量的拉伸余量，從而確保地震災害發生時，能夠以多余過的拉伸長度降低隔震與非隔震區所受震動的影響。彈性吊架在選取過程中，應以流體管道的具體承重為原則予以選取，通過將地震時動荷載的影響予以充分考慮，從而準確選取滿足承重需求的彈性吊架。彈性吊架承重N的計算公式如下：N=1.5[m+g+w]，其中，m為跨結構出金屬軟管的總重量，g表示法蘭彎頭組件的重量，w表示管內水重。其次，是固定支架的配置。由圖1可知，固定支架應安裝在跨結構變形部位兩側的第一道梁處，若在整個設計過程中，抗變形柔性段兩側的固定支架無具體設計要求，在管路排布與結構設計的審核通過后，便標志著深化設計順利完成。對于非常溫水管道而言，更適合在固定支架的外側設置相應的內外壓平衡型波紋補償器，確保流體管路各處壓力均衡。

4.2 管道安裝

管道安裝主要包括兩方面內容，分別為室內管道的安裝和室外管道的安裝。首先，是室內管道的安裝。跨結構變形部位的室內流體管道安裝應確保金屬軟管在大于最小彎曲半徑的狀態下彎曲，并先對固定法蘭側進行安裝，而后，再將活套法蘭側同相應的配管進行連接，防止金屬軟管發生麻花狀扭曲變形。在安裝過程中，除了需要確保金屬軟管、標段和代碼標識與安裝部位的一致性外，還應對軟管本身及其補償器內外波谷處的污物進行及時清理，從而降低管道安裝誤差，實現對管道與定位、大小與方向的準確判斷。其次，是室外管道的安裝。對于有壓管道而言，其在進出樓段抗變形柔性段處應設置在相應的井室內，而井室則應與結構外腔體的防水層緊貼設置。此外，還需說明的是，設置過程中，管道和構筑物間的預留空間應與結構變形位移量相等或超出，并以剛性連接的方式對井室結構和配盤進行安裝。對于無壓管道而言，其進出樓應采用澆筑、砌筑抗震管溝進行鋪設，并在抗震管溝內部填滿細砂，將蓋板置于其上，提高管道的密封性和抗震性。

結論：

本文以云南省X機場的跨結構流體管道變形部位的施工技術作為主要研究內容，通過對工程概況進行分析，在確認安裝條件和管道綜合排布方式的基礎上，分別對該機場航站樓跨越機構變形部位流體管道的連接與安裝方式以及支吊架的選配方法作出了系統探究。研究結果表明，對跨越結構變形部位流體管道的科學連接和安裝對于提高建筑結構的抗震性和穩定性具有重要的作用和意義。

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