淺談化工廠管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

【摘要】在我國目前的化工廠中，普遍都有管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用。本文的內(nèi)容就是關(guān)于化工廠管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析和探究，保證管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化、合理。

【關(guān)鍵詞】化工廠管廊；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

所謂管廊結(jié)構(gòu)，是指由橫向管架、縱向桁架或縱梁等結(jié)構(gòu)架構(gòu)出的空間體系

具有支撐管道的作用。目前，我國的化工廠中普遍采用的是鋼結(jié)構(gòu)管廊，這種管廊在施工、安裝等方面具有方便，可靠的優(yōu)點(diǎn)，因此，管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在化工廠的安全生產(chǎn)中扮演著不可忽視的重要角色，加強(qiáng)對它的分析研究也是應(yīng)有之義。本文主要針對的就是化工廠鋼結(jié)構(gòu)管廊的設(shè)計(jì)與分析。

1、化工廠管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)布置原則

保證管廊結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定可靠和高效，需要在管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布置中遵循基本的原則，具體包括：

1.1管廊的布置原則。管廊的布置中最好能連接盡可能多的工序和設(shè)備，管廊布置中要在眾多裝置中間取適當(dāng)?shù)奈恢茫c設(shè)備或裝置的較長邊緣平行安裝管廊，這樣可以減小管廊與兩邊設(shè)備的距離，進(jìn)而減少管廊的長度，不僅減小了管廊的占地面積，還節(jié)約了管廊的安裝費(fèi)用和材料支出。

1.2 管廊的橫向設(shè)置。在管廊的橫向設(shè)置中，根據(jù)實(shí)際管道支撐的跨距和相關(guān)需求，必須在橫向管架間架設(shè)框架橫梁和中間橫梁。

1.3 鋼結(jié)構(gòu)管廊的伸縮縫間距。鋼結(jié)構(gòu)管廊的伸縮縫間距要適宜，通常情況下要最大不超過 120m，需要注意的是，在大中型管廊中符合計(jì)算縱向地震條件的管廊部分或管廊中應(yīng)力管線的水平力較大的情況下，要根據(jù)實(shí)際情況減小縮縫的間距，否則，就會由于固定管架的縱向水平力過大，導(dǎo)致管架柱斷面或是基礎(chǔ)尺寸不合理等問題。

1.4 管廊柱間支撐的布置原則。一方面，管廊柱間支撐位置和固定管架的位置要一致，二者相結(jié)合可以節(jié)約占地和投資；另一方面，固定管架的的柱間支撐要根據(jù)管道補(bǔ)償器平面整體布置相適應(yīng)，管道補(bǔ)償器平面整體布置整齊統(tǒng)一時(shí)，溫度區(qū)段的設(shè)置要與其相一致；管道補(bǔ)償器平面整體布置比較復(fù)雜時(shí)，需要按照固定管架的實(shí)際架設(shè)情況，對溫度區(qū)段進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭澐郑诓煌瑴囟葏^(qū)段的交接處周圍設(shè)置縱向柱間支撐。如果固定管架設(shè)置得比較分散和復(fù)雜，也需要劃分溫度區(qū)段，然后，將縱向柱間支撐樹立在各個(gè)溫度區(qū)段的中點(diǎn)附近。

1.5確定管架的高度。在確定管架高度時(shí)，需要根據(jù)管架的安裝位置，制定不同的設(shè)置高度，避免其他的生產(chǎn)活動或行為影響管架的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。在行人較多的區(qū)域，管架結(jié)構(gòu)最好是中管架，管架結(jié)構(gòu)的最下緣與地面的凈距離要高于2.2米；當(dāng)管架需要跨越道路時(shí)，管架結(jié)構(gòu)下緣和廠區(qū)路面中心的凈距離最小值也要高于5米，管廊結(jié)構(gòu)裝置內(nèi)的檢修道路和消防道路要大于4米。管架需要跨越鐵路時(shí)，軌頂至桁架下緣和可燃液體的管道要大于5米，對其它管道不應(yīng)小于 4.5米。

2、化工廠管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

管廊設(shè)計(jì)中的重難點(diǎn)是在計(jì)算基礎(chǔ)標(biāo)高及管廊荷載的基礎(chǔ)上，對桁架高度進(jìn)行適度的選取和控制。

2.1基礎(chǔ)標(biāo)高

基礎(chǔ)標(biāo)高是由廠區(qū)的實(shí)際地形決定的，地形地勢的高低、廠區(qū)坡度的大小，都會形成整個(gè)廠區(qū)地坪標(biāo)高的差異。然而在實(shí)際的化工廠建設(shè)中，在同一管廊結(jié)構(gòu)的溫度區(qū)段中，內(nèi)部地坪標(biāo)高差要保持在0.5-2米以內(nèi)。這樣一來，就需要確定具體的地坪標(biāo)高，并對不符合要求的區(qū)域的管架架設(shè)進(jìn)行改造和調(diào)整。

通常這種情況下，確定基礎(chǔ)標(biāo)高有兩種方式：（1）在一個(gè)溫度區(qū)段內(nèi)部選擇一個(gè)合適的范圍，一般不大于25米，如果要保證這一范圍內(nèi)的基礎(chǔ)頂標(biāo)高度相同，則基礎(chǔ)相對地面高度就不一樣，在保持上端鋼柱高度相同的前提下，需要在基礎(chǔ)部分運(yùn)用混凝土加高；

（2）在全廠范圍內(nèi)，基礎(chǔ)頂標(biāo)高不一致，但是下部分的基礎(chǔ)建設(shè)高度一致，需要調(diào)節(jié)的是上部分管廊鋼柱的高度，來達(dá)到整體管廊的基礎(chǔ)標(biāo)高一致。比較兩者的處理方式，前者鋼柱材料更為標(biāo)準(zhǔn)化、工序更為簡單、施工難度更低、更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

2.2管道荷載

2.2.1垂直荷載

管廊垂直荷載的計(jì)算結(jié)果直接關(guān)系到管廊主梁、次梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)模和粗細(xì)。同時(shí)為了保障主、次梁的跨距主框架梁的計(jì)算可行性和安全性，在小管徑管道的跨距遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于柱間支撐的間距時(shí)，要在管道跨距適中位置加梁，保證管道的支撐強(qiáng)度。通常在直徑500毫米以上的液體管道，要參考集中荷載數(shù)據(jù)，而運(yùn)用分布荷載對計(jì)算管廊設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮到管道材質(zhì)、管徑、介質(zhì)及壓力的差異，會導(dǎo)致管道跨距不同這一問題。

2. 2. 2 水平荷載

管廊在管道作用下會產(chǎn)生縱向水平的推力和摩擦力，水平推力通過橫梁、縱梁、柱間支撐再傳遞到基礎(chǔ)，這時(shí)橫梁成為了雙向受力彎曲的構(gòu)件，同時(shí)需要注意的是，在計(jì)算時(shí)也要考慮到不同管道間的相互作用的力。

2. 2. 3 荷載分項(xiàng)系數(shù)

管道內(nèi)輸送的物質(zhì)主要是氣體和液體，在設(shè)計(jì)過程中，載荷分項(xiàng)系數(shù)計(jì)算仍然有一個(gè)大體的范圍，具體如下：計(jì)算液體管道內(nèi)的介質(zhì)重量需要依據(jù)恒荷載輸入，操作合理的情況下，荷載分項(xiàng)系數(shù)分別是： 恒荷載為1.2；活荷載為1.3；橫向風(fēng)荷載為 1.4。氣體管道需要額外考慮到管線的試壓，在充水試驗(yàn)中荷載的分項(xiàng)系數(shù)：恒荷載為1.2；試壓沖水荷載為1.1；橫向風(fēng)荷載為1.4。

2.3桁架高度

在管道荷載分布平均、管線布置較為整齊、跨度大體相當(dāng)?shù)那闆r下，能夠通過橫向和縱向的平面模型進(jìn)行簡化計(jì)算。在確定管廊高度時(shí)，首先要確保梁底或桁架底符合以下原則。在設(shè)置雙層或多層管廊時(shí)，管廊間每層的間距通常約是1.3-2.3米，具體參數(shù)取決于管廊上應(yīng)用最多的管線直徑。在管廊需要橫穿道路時(shí)，管廊裝置內(nèi)部的檢修通道寬度要在5米以上，其中橫穿的道路要是工廠的主干道，內(nèi)部的檢修通道的寬度要大于6米，管廊跨越鐵路時(shí)也要大于6米；管廊下方的檢修通道也要大于5米。如果管廊架設(shè)了桁架，計(jì)算要把按桁架底高作為標(biāo)準(zhǔn)，管廊底層管底標(biāo)高需要按照實(shí)際情況增加管廊凈距離。當(dāng)兩管廊相交并且形成直角時(shí)，高差最好在0.5-0.8米這一范圍內(nèi)，當(dāng)然，大型裝置可根據(jù)實(shí)際需要將高差擴(kuò)大到1.2米。管廊高度在沿廠區(qū)邊緣或禁止行人通過的區(qū)域，可采用管墩鋪設(shè)的方式，管墩高度最好在0.2-0.7米之間。

結(jié)語：

綜上所述，可以看出在化工廠的日常生產(chǎn)中，管廊結(jié)構(gòu)基本串聯(lián)著每一臺設(shè)備、每一道工序，因此，必須要保證管廊結(jié)構(gòu)專業(yè)合理的設(shè)計(jì)、穩(wěn)定可靠的安裝。同時(shí)，相關(guān)從業(yè)者和研究人員也要始終關(guān)注和研究這一領(lǐng)域，優(yōu)化管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，提高管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，提高化工廠安全生產(chǎn)的工作效率，增加化工廠的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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管墩設(shè)計(jì)規(guī)定[S].