工業(yè)廠房管線匯總設(shè)計(jì)問(wèn)題探討

施周鋼

(上海市機(jī)電設(shè)計(jì)研究院有限公司,上海 200040)

在大型的工業(yè)廠房整體規(guī)劃設(shè)計(jì)項(xiàng)目中,管線管路匯總設(shè)計(jì)是工業(yè)廠房整體規(guī)劃設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)之一。這些工業(yè)廠房中管線系統(tǒng)縱橫交錯(cuò),種類(lèi)繁多,涉及電氣、自動(dòng)控制、給排水、消防噴淋、動(dòng)力、通風(fēng)、空調(diào)、環(huán)保等各個(gè)專(zhuān)業(yè)。以某汽車(chē)廠車(chē)身車(chē)間為例,建筑面積達(dá)21000 m2,管線種類(lèi)近30種,通風(fēng)空調(diào)管的最大截面尺寸為2 m×1.25m。

從管線匯總設(shè)計(jì)角度來(lái)看,管線匯總并不是簡(jiǎn)單地把各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)的管線疊加,而是要把各個(gè)專(zhuān)業(yè)的管線進(jìn)行綜合布置,全面協(xié)調(diào),避免各專(zhuān)業(yè)管線間的相互干涉。在工業(yè)廠房的管線設(shè)計(jì)中缺少管線匯總設(shè)計(jì)這一環(huán)很容易出問(wèn)題,特別在施工安裝階段,因?yàn)楣芫€施工安裝通常是按專(zhuān)業(yè)分包,先施工一方如果僅按專(zhuān)業(yè)的管線設(shè)計(jì)圖紙施工安裝,隨意占用空間,將給后施工一方的管線安裝造成很大的困難。

通過(guò)一些大型工業(yè)廠房項(xiàng)目的管線匯總設(shè)計(jì)和施工配合,結(jié)合廠房結(jié)構(gòu)和管線支吊架連接方式,從中發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題并提出了注意事項(xiàng)和解決的辦法。

1 管線匯總的前期工作

管線匯總前期,通常由項(xiàng)目主任設(shè)計(jì)師與各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員協(xié)調(diào)商定各專(zhuān)業(yè)管線的大致位置、標(biāo)高和走向。各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員將已完成的廠房?jī)?nèi)各種管道平立面布置圖提供給管線匯總專(zhuān)業(yè)人員,包括管線走向、標(biāo)高、管徑、荷重、固定支架位置、水平推力、管線最大彎距、保溫層厚度、閥門(mén)尺寸及重量、母線槽插接方式及插接箱尺寸等資料。建筑專(zhuān)業(yè)人員同時(shí)向管道匯總專(zhuān)業(yè)人員提供廠房的建筑平剖面圖,包括門(mén)洞的寬、高尺寸,形式,雨棚,梯子等位置和尺寸。結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)人員向管道匯總專(zhuān)業(yè)人員提供廠房的柱、梁、檁條的尺寸、位置、標(biāo)高以及許用荷載等。管道匯總設(shè)計(jì)人員根據(jù)各專(zhuān)業(yè)提供的管線位置、標(biāo)高、走向及依據(jù)管線布置的一般原則和各專(zhuān)業(yè)對(duì)管線布置的有關(guān)規(guī)定,以廠房建筑平面圖為藍(lán)本,對(duì)各專(zhuān)業(yè)管線進(jìn)行詳細(xì)匯總布置,確定各管線標(biāo)高、位置和走向,初步確定管線的支吊架形式及與建筑構(gòu)筑物的連接方式。因此,做好管線匯總的前期工作可避免各專(zhuān)業(yè)在施工圖設(shè)計(jì)階段作大的調(diào)整。

2 管線匯總設(shè)計(jì)的一般原則

2.1 管線匯總各專(zhuān)業(yè)的分類(lèi)

根據(jù)專(zhuān)業(yè)及設(shè)備的設(shè)置對(duì)各類(lèi)管線的需求進(jìn)行分析后詳細(xì)分類(lèi)。

(1)總圖專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員負(fù)責(zé)廠區(qū)的管線匯總。

(2)工藝設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)人員負(fù)責(zé)機(jī)械加工、裝配、試驗(yàn)、理化、工具和機(jī)修等車(chē)間(廠房)內(nèi)的管線匯總。

(3)熱加工工藝專(zhuān)業(yè)人員負(fù)責(zé)鑄工、鍛工、熱處理、沖壓和焊接等車(chē)間(廠房)內(nèi)的管線匯總。

(4)涂裝專(zhuān)業(yè)人員負(fù)責(zé)油漆、電鍍等車(chē)間(廠房)內(nèi)的管線匯總。

(5)以給排水管線為主的辦公樓、輔助性建筑物內(nèi)的管線由給排水專(zhuān)業(yè)人員負(fù)責(zé)管線匯總。

(6)大型聯(lián)合廠房?jī)?nèi)如有幾個(gè)車(chē)間時(shí),一般由面積較大的主導(dǎo)專(zhuān)業(yè)人員負(fù)責(zé)管線匯總。

2.2 管線匯總時(shí)的避讓

各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員都希望用最簡(jiǎn)單的方法,在最合適的位置布置管線。但往往受空間和場(chǎng)地等諸多條件的制約,不是每一根管線都能夠處于理想的位置。管線匯總設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)各專(zhuān)業(yè)對(duì)管線設(shè)計(jì)的規(guī)范要求并結(jié)合以往的工程設(shè)計(jì)案例與經(jīng)驗(yàn),精心布置、合理安排,與工程各專(zhuān)業(yè)分類(lèi)溝通后及時(shí)調(diào)整,使各專(zhuān)業(yè)管線的布置符合管線匯總的統(tǒng)一規(guī)劃和布置。

(1)遵循小管徑讓大管徑原則。大型工業(yè)廠房?jī)?nèi)通風(fēng)、空調(diào)的管道一般都比較大,設(shè)計(jì)人員在管線匯總時(shí)如發(fā)現(xiàn)風(fēng)管與其他管線干擾,通常不應(yīng)輕易改變風(fēng)管的標(biāo)高和走向,其他管線作相應(yīng)避讓。

(2)當(dāng)壓力管道與重力自流管道相干擾時(shí),壓力管避讓重力自流管。

(3)普通工藝管道(如壓縮空氣等管道)與易燃易爆管道相干擾時(shí),普通工藝管道避讓易燃易爆管道。

(4)當(dāng)電纜橋架和電線管與其他管線發(fā)生干擾時(shí),通常電纜橋架和電線管避讓不易彎曲管線。

3 管線匯總時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題和對(duì)策

結(jié)合我院設(shè)計(jì)的大型汽車(chē)廠房案例,無(wú)論是采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)還是桁架結(jié)構(gòu),各種管線的布置空間都位于網(wǎng)架上下弦球之間或桁架內(nèi)。通常情況下,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)下弦球或桁架結(jié)構(gòu)的下弦主要用于安裝工藝設(shè)備支架,管線支吊架只可與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上弦球連接或與桁架結(jié)構(gòu)上弦連接。這樣的管線布置使廠房?jī)?nèi)看上去不凌亂,但也帶來(lái)一些問(wèn)題。

(1)在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)廠房中,通常把管線支吊架設(shè)計(jì)成與上弦球連接。但在建筑物的伸縮縫處安裝管線支架時(shí)需特別注意,結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)會(huì)在伸縮縫處的網(wǎng)架上下弦球之間設(shè)計(jì)豎腹桿,此處上弦球上是無(wú)法用來(lái)安裝管線支吊架。管線匯總設(shè)計(jì)人員在建筑物伸縮縫處設(shè)置管線支吊架時(shí)需仔細(xì)核對(duì)結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)提供的資料,確認(rèn)設(shè)計(jì)的管線支吊架與上弦球可以連接。如果因管線的間距所限制需在伸縮縫處設(shè)置支吊架,須向結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)提出,一同協(xié)商解決的辦法。也可采用如圖1所示的解決方法。

圖1 與上弦球連接的專(zhuān)用結(jié)構(gòu)

(2)有的廠房因內(nèi)部功能不同,結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)在設(shè)計(jì)網(wǎng)架或桁架時(shí)會(huì)將廠房分為幾個(gè)區(qū)域,把網(wǎng)架的下弦球或桁架的底標(biāo)高設(shè)計(jì)為同一標(biāo)高,但網(wǎng)架的上弦球或桁架的上標(biāo)高按不同的區(qū)域設(shè)計(jì)為不同的標(biāo)高。由于這些區(qū)域上弦球或桁架標(biāo)高不同,因此這些區(qū)域上下弦球接點(diǎn)之間的斜拉桿或桁架梁的角度是不同的,管線匯總時(shí)在剖面圖上必須將管線經(jīng)過(guò)的區(qū)域內(nèi)不同角度的斜拉桿表示清楚,否則有可能在一個(gè)區(qū)域內(nèi)布置的管線與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)沒(méi)有干擾,但管線延伸到另一區(qū)域時(shí)會(huì)與網(wǎng)架斜拉桿發(fā)生干擾。所以對(duì)這類(lèi)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)廠房在進(jìn)行管線匯總時(shí)一定要把不同角度的斜拉桿用剖視圖表示清楚,如圖2所示。

圖2 不同角度斜拉桿對(duì)管線的影響示意圖

(3)電力母線橋架與其他管線平行安裝時(shí),要注意兩者的間距是否合適,有沒(méi)有接插件箱的安裝位置。管線匯總設(shè)計(jì)人員不僅要對(duì)電氣專(zhuān)業(yè)提出的資料進(jìn)行消化和溝通,還要了解電纜橋架敷設(shè)時(shí)與管道的最小凈距應(yīng)符合國(guó)家的規(guī)定等相關(guān)規(guī)范要求[1],如圖3所示。圖3中L,H分別表示纜橋架安裝規(guī)定的間距。

(4)對(duì)于在鋼結(jié)構(gòu)柱子上焊接管線支吊架的問(wèn)題,應(yīng)事先與結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員協(xié)商,請(qǐng)結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)人員預(yù)先在柱子上設(shè)計(jì)牛腿,供管線支架連接。管線支架在現(xiàn)場(chǎng)與鋼結(jié)構(gòu)柱子的焊接將直接影響鋼結(jié)構(gòu)柱子的強(qiáng)度,管線匯總設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免。

(5)由于大型廠房的柱距較大,受到管線支架間距的限制,不得不將管線支架設(shè)計(jì)成桁架結(jié)構(gòu)。這種公共管線支架比較大,本身的重量較重,建議由管線匯總設(shè)計(jì)人員提出要求,請(qǐng)結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(6)對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房中的管線支吊架安裝,應(yīng)盡量使用預(yù)埋件,萬(wàn)不得已的情況下才使用膨脹螺栓聯(lián)接。這就要求管線匯總設(shè)計(jì)人員在建筑結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)完成之前盡快確定管線的走向、標(biāo)高、載荷,反提資料給結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)人員,請(qǐng)結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)人員在施工圖設(shè)計(jì)時(shí)完成預(yù)埋件設(shè)計(jì)。

圖3 電纜橋架安裝間距示意圖

(7)管道支吊架與廠房結(jié)構(gòu)相連接處的結(jié)構(gòu)形式能夠采用吊桿連接時(shí),不要采用槽鋼或角鋼焊接的剛性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。吊桿為柔性結(jié)構(gòu),可以靠自身的變形吸收一部分由于安裝等原因引起的外力,對(duì)廠房結(jié)構(gòu)的受力影響較小。采用吊桿連接時(shí),在圖紙上標(biāo)明吊桿的性能等級(jí),以保證其容許載荷。

(8)在大長(zhǎng)度廠房?jī)?nèi),對(duì)有坡度要求的重力自流管道設(shè)計(jì)時(shí)必須要考慮由坡度引起的標(biāo)高的變化,特別是設(shè)計(jì)布置在采光窗上面或下面的管線,由于坡向要求,安裝到廠房的另一端時(shí)管道有可能橫在窗中間。因此在采光窗處布置管線要特別注意。

(9)重力自流管道安裝在大長(zhǎng)度廠房中的多層共用管線支架上時(shí),需根據(jù)坡度引起的標(biāo)高變化計(jì)算確定共用管線支架上下的間距,避免上下層管線間發(fā)生干擾。特別是對(duì)兩根有不同坡向要求的管線,應(yīng)盡量避免上下位置布置。

(10)按動(dòng)力管道的設(shè)計(jì)要求,保溫管道不能直接擱放在管線支架上,必須用管托并應(yīng)采取相應(yīng)措施對(duì)保溫層加以保護(hù)[2]。管線匯總設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮由于熱脹冷縮引起管座在支架上的位移變化。平時(shí)用槽鋼設(shè)計(jì)的管道支架都比較窄,需在安放管座的槽鋼支架上另外焊接有效長(zhǎng)度的底板,若底板太短,管道熱脹時(shí)管座容易從支架上滑落。

(11)熱力管道的固定支架和滑動(dòng)支架位置是由動(dòng)力專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員經(jīng)過(guò)計(jì)算確定的,管線匯總設(shè)計(jì)時(shí)不可輕易改變其位置。正常情況下,固定支架位置應(yīng)該設(shè)在柱子處,管子給固定支架的軸向力可以由柱子承受,懸吊在桁架上的固定支架是無(wú)法承受軸向力的。

(12)安裝在共用支架上明敷的電纜不宜平行敷設(shè)于熱力管道上部。電纜與管道之間無(wú)隔板防護(hù)時(shí),相互間距應(yīng)符合相關(guān)的規(guī)定[3]。

(13)安裝在共用支架上的電纜橋架應(yīng)敷設(shè)在易燃易爆氣體管道和熱力管道下方,敷設(shè)在各類(lèi)水管道的上方[4]。

(14)安裝在同一支架上的強(qiáng)、弱電橋架的間距須符合相關(guān)的規(guī)范要求[4]。

4 結(jié) 語(yǔ)

管線匯總雖占工程設(shè)計(jì)中的一小部分,卻是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。對(duì)管道匯總設(shè)計(jì)人員有較高的要求,不僅要對(duì)各專(zhuān)業(yè)所提供的管線資料進(jìn)行詳細(xì)了解和消化,還要熟悉了解和掌握運(yùn)用各專(zhuān)業(yè)相應(yīng)的規(guī)范要求;不僅要把各類(lèi)管線布置的整齊、合理、美觀,還要考慮操作和維護(hù)方便,更要符合各專(zhuān)業(yè)規(guī)范的要求。管線匯總設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,需要各個(gè)專(zhuān)業(yè)人員相互配合,精誠(chéng)合作。

[1]浙江省建設(shè)廳.GB50303—2002建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2002.

[2]動(dòng)力管道手冊(cè)編寫(xiě)組.動(dòng)力管道手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1994.

[3]中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì).GB50217電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2008.

[4]五洲工程設(shè)計(jì)院.電纜橋架安裝:04D701-3[M].北京:中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院出版,2004.