一種新的管廊結構設計方法

苑 鋒

(山東萊克工程設計有限公司，山東 東營 257000)

一種新的管廊結構設計方法

苑 鋒

(山東萊克工程設計有限公司，山東 東營 257000)

結合管廊的結構特點和門式剛架的結構設計理念，將門式剛架的結構設計理念引入到管廊的結構設計中。與管廊傳統(tǒng)的框架結構設計理念相比，門式剛架的結構設計理念使管廊結構的節(jié)點連接更簡單，更便于現(xiàn)場施工。

管廊結構，門式剛架，框架結構

1 傳統(tǒng)的管廊設計方法

管廊，即管道的走廊，工業(yè)站場中將很多管道集中在一起，在空中用支架撐起形成和走廊類似的一種結構，如圖1，圖2所示。在工業(yè)站場設計中，由于各種管線的架空需求，管廊的設計越來越多，工業(yè)管廊長度一般在幾十米至幾百米，支撐著站場中重要的工業(yè)管線，在結構設計中尤為重要。

管廊的傳統(tǒng)設計方法是采用框架結構設計理念，把整個管廊簡化成整體的鋼框架模型，所有節(jié)點采用剛接方式，柱腳采用固接方式。根據(jù)多年來管廊的設計經(jīng)驗及施工現(xiàn)場的反饋，管廊傳統(tǒng)的設計方法得到的成果在工程施工中存在以下難點：

1)梁、柱節(jié)點采用剛接方式造成節(jié)點連接復雜，螺栓數(shù)量多，安裝困難，如圖3所示。2)柱腳采用固接方式，螺栓數(shù)量過多，安裝困難，如圖4所示，且計算得到的基礎尺寸過大造成基礎碰撞問題。

隨著管廊在工業(yè)站場中不斷推廣，傳統(tǒng)管廊設計方法的缺陷越來越凸顯，為了使管廊的設計成果能便于施工，現(xiàn)對原有管廊設計方法進行改進。

2 管廊的門式剛架設計理念

門式剛架的結構特點：每榀橫向剛架是由橫梁、柱和基礎組成，柱與橫梁剛接，與基礎鉸接，橫向剛架承擔橫向水平力、縱向支座推力和豎向力。每榀橫向剛架再通過縱向桿架連接成整體，縱向桿件用于傳遞縱向支座推力，縱向桿件最終將縱向支座推力通過柱間支撐傳遞到基礎。

管廊的結構特點是寬度一般是幾米，長度一般幾十米至幾百米，沿著長度方向由數(shù)榀剛架排列而成，這種布置形式和門式剛架的結構模型很相似，從而將門式剛架的結構設計理念引入到管廊設計中來。結構模型簡化如圖5所示，橫向剛架采用門式剛架結構體系來承受管線豎向力、縱向支座推力及橫向風荷載，柱腳采用鉸接方式，柱上部與鋼梁采用剛接方式，管廊縱向通過縱向鋼梁將每榀橫向剛架通過鉸接方式連接，縱向設柱間支撐將管線的縱向支座推力傳遞給基礎。

具體設計步驟如下：

1)橫向剛架設計：

橫向剛架采用門式剛架結構體系，柱腳采用鉸接方式。橫向剛架承受管線的豎向力、沿管廊縱向的支座推力、沿管線橫向的風荷載，如圖6所示。

2)縱向鋼梁設計：

管廊縱向鋼梁采用簡支梁結構模型，承受沿管廊縱向的支座推力，如圖7所示。

3)柱間支撐設計：

柱間支撐與兩側柱形成穩(wěn)定結構體系，將管廊沿縱向疊加的支座推力傳遞給基礎，如圖8所示。

4)基礎計算：

橫向剛架采用門式剛架結構體系，柱腳采用鉸接方式。柱腳形式如圖9所示。

3 新方法與傳統(tǒng)方法的對比

將門式剛架的結構理念引入到管廊設計中，對同一項目的設計成果進行比較，對比如圖10，圖11所示。

通過對比可以看出，新的設計方法得到的梁、柱節(jié)點和柱腳節(jié)點螺栓數(shù)量明顯較少、柱腳節(jié)點板尺寸也明顯減小，節(jié)點連接更加簡單，便于施工。

4 結語

本文將門式剛架的結構理念引入到管廊的設計中，對管廊新的設計方法進行了闡述，并將新設計方法的設計成果與傳統(tǒng)設計方法的設計成果進行比較，經(jīng)過比較可以看出，新的設計方法能使管廊的連接節(jié)點更加簡單，更便于施工，解決管廊施工困難的問題。

[1] GB 51022—2015，門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)范[S].

[2] GB 51019—2014，鋼結構設計規(guī)范[S].

[3] DB 50017—2003，化工工程管架、管墩設計規(guī)范[S].

Abstract: Combining with the structural features of the pipe gallery and structural design idea for the portal frames, the paper leads the structural design of the portal frame into the design of the pipe gallery, and indicates the structural design of the portal frame can make the joint connection of the pipe gallery easier and it makes the site construction more convenient by comparing with the traditional framework structure design.

Keywords: pipe gallery, portal frame, framework

Ondesignmethodsfornewpipegallery

YuanFeng

(ShandongLaikeEngineeringDesignCo.,Ltd,Dongying257000,China)

1009-6825(2017)25-0051-02

TU318

A

2017-06-25

苑 鋒(1983- )，男，工程師