石化電儀主橋架支撐件的設(shè)計(jì)

劉俊千

摘 要：電儀主橋架的支撐件通常采用焊接方式固定，但焊接過(guò)程存在火花，爆炸等危險(xiǎn)，對(duì)于石油化工等存在易燃，易爆的場(chǎng)所顯然不合適，本文探討安全可靠，無(wú)需焊接且便于安裝和維護(hù)的預(yù)開(kāi)孔法，卡夾法和預(yù)埋件法。

關(guān)鍵詞：橋架支撐件；預(yù)開(kāi)孔；卡夾；預(yù)埋件

0 引言

在工廠設(shè)計(jì)中，電儀主橋架主要用于電纜，管纜等的鋪設(shè)。而橋架支撐件主要用于主橋架的支撐固定，因而支撐件設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響橋架的使用壽命，維護(hù)和后期改造。支撐件的現(xiàn)場(chǎng)固定通常采用如下二種方法：

（1）對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)管廊，支撐件直接焊接固定于管廊；

（2）對(duì)于混泥土結(jié)構(gòu)，支撐件通過(guò)膨脹螺栓或者焊接預(yù)埋鋼板固定。

焊接工藝由于其施工簡(jiǎn)單，安裝牢固等優(yōu)點(diǎn)被廣大設(shè)計(jì)人員和施工人員所采用，但在石油化工等對(duì)安全有嚴(yán)格要求的行業(yè)，在危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行焊接操作可能造成爆炸等嚴(yán)重安全事故，故焊接操作通常被限定在指定安全區(qū)域。因而傳統(tǒng)的焊接法不適用于危險(xiǎn)區(qū)域的主橋架的固定，而安全可靠且易安裝和拆卸的預(yù)開(kāi)孔法，卡夾法和預(yù)埋件法被廣泛使用，本文詳細(xì)介紹三種方法各自使用條件和詳細(xì)設(shè)計(jì)方法，希望起到拋鉆引玉的效果。

1 預(yù)開(kāi)孔法

所謂預(yù)開(kāi)孔法就是對(duì)管廊上的H型鋼在生產(chǎn)時(shí)預(yù)留用于固定橋架支撐件的螺栓孔，當(dāng)橋架支撐件在預(yù)制車間生產(chǎn)完成后直接用螺栓固定于H型鋼上，如圖1所示：

優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需焊接，安裝拆卸方便，固定牢固。

缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，對(duì)H型鋼有破壞。

1.1 使用條件

適用于主橋架位于金屬管廊上，負(fù)荷大如多層并行橋架，環(huán)境風(fēng)荷載高，現(xiàn)場(chǎng)不允許焊接的情況。

1.2 設(shè)計(jì)

當(dāng)主橋架走向確定后，便開(kāi)始支撐件的設(shè)計(jì)，支撐件主要由三部分組成：底板，H型鋼和角鋼（如圖1所示）。三部分在預(yù)制車間焊接成一整體后運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行快速安裝。

1.2.1 底板的設(shè)計(jì)

通常底板使用如下幾種規(guī)格：150*150，250*150 ， 300*150 ， 300*200 ， 350*150，350*200等，并沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)定可根據(jù)實(shí)際情況和使用習(xí)慣靈活運(yùn)用。底板厚度通常使用8，10，12，16 mm等，如圖2所示，底板規(guī)格的選擇需考慮如下因素：

（1）二側(cè)橋架的間隔：當(dāng)支撐件作為二并行多層橋架的共用支撐點(diǎn)時(shí)，底板的長(zhǎng)度需小于并行橋架的間距并留有一定的操作間隙，在某些情況下，橋架的第一層直接固定于管廊上，如果選擇底板過(guò)長(zhǎng)會(huì)和二側(cè)橋架的第一層發(fā)生碰撞。通常底板的邊和其支撐的橋架的邊之間留有50～150的距離作為操作間隙。當(dāng)支撐件作為二并行橋架的共用支撐點(diǎn)時(shí)，底板位于并行橋架之間的中心。

（2）主管廊H型鋼的寬度：底板的寬度需小于管廊上H型鋼寬度二個(gè)或者三個(gè)等級(jí)，比如管廊上H型鋼為H-400*400，則通常選用300*150或者 250*150的地板，由于主管廊各處選用的H型鋼規(guī)格不一，為了保持各支撐底板的連貫性和統(tǒng)一性，通常以橋架所經(jīng)過(guò)最小管廊的規(guī)格作為底板選擇的參考值。如果選用的寬度和管廊H型鋼一樣，則管廊H型鋼相應(yīng)的預(yù)留螺栓孔靠近翼緣，從結(jié)構(gòu)受力和強(qiáng)度角度考慮，不推薦使用。

（3）底板厚度：通常推薦使用10mm或者12mm，過(guò)薄會(huì)增加焊接難度和影響支撐效果，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況自行決定。

當(dāng)?shù)装宓囊?guī)格參數(shù)確定后，下一步就是底板的開(kāi)孔，如下圖2所示，通常做法是在位于底板的四個(gè)角上開(kāi)四個(gè)孔，孔徑通常為￠22，￠20，￠18，￠16和￠14，配套雙頭螺栓為M20，M18，M16，M14和M12，螺栓長(zhǎng)度為50，55，60，65，70，80，90等?？蛻艨筛鶕?jù)實(shí)際情況自行選擇或者請(qǐng)求結(jié)構(gòu)工程師的幫助?？椎闹行呐c底板邊緣需保持一定距離，約為20-30mm，四個(gè)孔以底板中心線為軸相互對(duì)應(yīng)。當(dāng)孔的位置和大小等參數(shù)確定好后需在管廊H型鋼上橋架需要固定的位置預(yù)留與底板同樣大小的四個(gè)孔。

設(shè)計(jì)人員需首先整理出管廊上所有的開(kāi)孔點(diǎn)信息然后通知結(jié)構(gòu)專業(yè)，使管廊H型鋼在生產(chǎn)時(shí)預(yù)留出相應(yīng)的螺栓孔。此步非常關(guān)鍵，設(shè)計(jì)人員只能等主橋架走向確定好后，才能提所有開(kāi)孔條件。任何開(kāi)孔位置偏差或者遺漏將嚴(yán)重影響施工，只能通過(guò)別的方法或者改變橋架走向來(lái)彌補(bǔ)設(shè)計(jì)失誤。

1.2.2 H型鋼的設(shè)計(jì)

支撐件通常選用H-125*125，由于儀表橋架加上電纜的荷載不會(huì)很大，即使考慮二并行多層橋架的情況，H-125*125鋼完全滿足要求，H型鋼的高度通常略高于最頂層橋架50～100mm或者與頂部橋架齊平。

H型鋼固定焊接于底板中心，需注意型鋼H面的位置不同，見(jiàn)圖2，需根據(jù)橋架和管廊具體走向確定。

1.2.3 槽鋼的設(shè)計(jì)

槽鋼焊接固定于H型鋼，通常選用C5槽鋼或者∠50*50，∠75*75角鋼，相比于角鋼，槽鋼的焊接面更大，受力更牢固，推薦使用。在某些情況下，某單根槽鋼支撐的橋架可能不止一根，在此情況下，可考慮使用C10槽鋼，但需考慮與上下層橋架的操作空隙。

槽鋼的長(zhǎng)度通常為橋架的寬度加上橋架與H型鋼的距離再加上50mm到100mm的操作余量。余量值一旦確定后每根橋架最好使用相同的值，使橋架更統(tǒng)一和美觀。

1.3 總述

當(dāng)?shù)装?，H型鋼和槽鋼各參數(shù)都確定后，三部分通過(guò)焊接整合成一整體后就可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝。由于管廊各位置橋架的數(shù)量，標(biāo)高，尺寸等的不一樣使支撐件存在許多不同的規(guī)格，在設(shè)計(jì)，預(yù)制，安裝時(shí)可根據(jù)不同規(guī)格進(jìn)行歸類和標(biāo)記，避免出錯(cuò)和遺漏。

2 卡夾法

所謂卡夾法就是免開(kāi)孔，免焊接，梁夾件，支撐件，槽鋼等通過(guò)夾持的方式固定于管廊H型鋼。

卡夾法的優(yōu)點(diǎn)：

（1）安裝靈活迅速，對(duì)管廊無(wú)破壞；

（2）支撐件為組合式，拆卸方便，拆下的配件和槽鋼可重復(fù)使用，材料無(wú)浪費(fèi)；

（3）安裝可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況隨時(shí)調(diào)節(jié)，無(wú)需預(yù)先提條件；

（4）可以在原基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展；

（5）管廊的任何位置都可作為支撐點(diǎn)，使用極其靈活。

卡夾法的缺點(diǎn)：

（1）支撐相對(duì)于焊接和螺栓固定不穩(wěn)定且支撐力有限；

（2）易受高風(fēng)荷載影響；

（3）價(jià)格相對(duì)較高。

2.1 使用條件

適用于多數(shù)施工場(chǎng)合。但對(duì)于大負(fù)荷，高風(fēng)荷載，有震動(dòng)的工況，需和廠家確認(rèn)。

2.2 設(shè)計(jì)

現(xiàn)在卡夾法已以其安裝簡(jiǎn)單，快速，使用靈活等優(yōu)點(diǎn)被廣泛運(yùn)用在工業(yè)，能源，商住，交通，和特殊行業(yè)。用途如儀表的支撐，橋架的固定，儀表和管道管線的敷設(shè)等。對(duì)于大負(fù)荷如多層橋架及高荷載等情況的使用，設(shè)計(jì)人員需預(yù)先計(jì)算出電纜和橋架負(fù)載情況并結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況，由專業(yè)的支撐件廠家提供設(shè)計(jì)和指導(dǎo)安裝。

喜利得公司作為全球知名的支撐卡夾系統(tǒng)提供商，提供一整套系統(tǒng)解決方案。具體可致電咨詢。

2.3 總述

卡夾法的優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn)，在預(yù)算充足且經(jīng)過(guò)受力計(jì)算滿足技術(shù)要求的前提下，卡夾系統(tǒng)是設(shè)計(jì)人員和安裝公司的首選。

3 預(yù)埋件法

預(yù)埋件法是指在澆筑混凝土?xí)r，預(yù)先在混凝土中埋設(shè)螺栓連接件。支撐件預(yù)制完后直接固定于預(yù)埋螺栓。此法和預(yù)開(kāi)孔法有很多類型之處，可以相互借鑒和補(bǔ)充。

優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需焊接，安裝拆卸方便，固定牢固。

缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)過(guò)程復(fù)雜，預(yù)埋螺栓在支撐件移除后需進(jìn)行處理。

3.1 使用條件

適用于橋架固定于混凝土結(jié)構(gòu)，負(fù)荷大如多層并行橋架，環(huán)境風(fēng)荷載高，有震動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)不允許焊接的情況。

3.2 設(shè)計(jì)

預(yù)埋件法的設(shè)計(jì)思路和方法和預(yù)開(kāi)孔法一樣，支撐件組成也一樣，也是由底板，H型鋼和C5/C10槽鋼組成。二者之間互通。

和預(yù)開(kāi)孔法的唯一區(qū)別為預(yù)開(kāi)孔法需在鋼結(jié)構(gòu)管廊上開(kāi)孔，而預(yù)埋件法需在混凝土相應(yīng)位置預(yù)埋螺栓。設(shè)計(jì)思路和對(duì)結(jié)構(gòu)專業(yè)提條件方法與預(yù)開(kāi)孔也一樣。

在某些情況，如橋架直接固定于混凝土地面或需懸掛安裝的橋架，則可無(wú)需預(yù)埋螺栓，支撐件現(xiàn)場(chǎng)直接打膨脹螺栓進(jìn)行固定。

3.3 總述

對(duì)于預(yù)埋件法和預(yù)開(kāi)孔法，客戶可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況靈活運(yùn)用，支撐件中組成部分的H型鋼和槽鋼可以選用U型槽鋼和托臂替換，安裝相對(duì)方便但成本也更高。

4 結(jié)束語(yǔ)

由于現(xiàn)場(chǎng)狀況復(fù)雜多變，沒(méi)有一種方法能解決所有支撐問(wèn)題，往往是不同方法的靈活運(yùn)用。隨著新安裝技術(shù)的發(fā)展，安裝過(guò)程也正朝著安全，便捷，耐用和環(huán)保方向發(fā)展。

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