鋼結(jié)構(gòu)加工廠房管線綜合設(shè)計

李繼紅

（蘭州有色冶金設(shè)計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

1 概述

鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用于高層建筑、工業(yè)廠房及市政橋梁等領(lǐng)域。隨著產(chǎn)品尺寸大型化和精細化，廠房內(nèi)工藝及公用管線也日益復(fù)雜。為了減少各專業(yè)之間管線碰撞干涉和二次布線等情況，避免人力、物力的浪費和工期延誤，在各專業(yè)系統(tǒng)及管線設(shè)計完畢后，以工藝專業(yè)為主導(dǎo)，多專業(yè)協(xié)同，進行廠房內(nèi)管線的綜合設(shè)計。

管線綜合設(shè)計是指各專業(yè)工程管線的平面布設(shè)位置及豎向標(biāo)高相協(xié)調(diào)的工作，其重點在于合理布置各專業(yè)管線平面位置、控制管線標(biāo)高以及管線支架設(shè)計等。

2 管線類別

在鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)廠房中，根據(jù)工藝生產(chǎn)和建筑自身需要，管線包含工藝、給排水、電氣、弱電和暖通等專業(yè)。工藝專業(yè)主要管線為壓縮空氣、天然氣、氧氣、保護氣體（二氧化碳和氬氣）管線等。

1）壓縮空氣主要用于數(shù)控等離子切割、冷彎成型、組立焊接、拋丸除銹、表面噴漆等工序以及其他鋼構(gòu)件加工設(shè)備中的氣缸用氣，各用氣點壓力0.6～0.8MPa，要求壓縮空氣潔凈干燥無油[1]。

2）天然氣和乙炔等作為可燃氣體，主要用于鋼構(gòu)件的切割及表面熱處理。天然氣以其安全可靠、潔凈環(huán)保、輸送穩(wěn)定和經(jīng)濟實惠等優(yōu)點，在方案比選時，推薦優(yōu)先選用天然氣。每把割槍天然氣耗量約為 0.3m3/h，壓力為 40～60kPa。

3）氧氣作為助燃氣體，主要用于鋼構(gòu)件的切割及表面熱處理。氧氣通常由專業(yè)供氣廠家供貨，以液態(tài)氧存放于儲氣罐中，經(jīng)氣化、調(diào)節(jié)裝置處理后，經(jīng)由廠區(qū)外網(wǎng)，進入鋼結(jié)構(gòu)加工車間。每把割槍氧氣耗量約為3m3/h，壓力為0.8MPa。

4）保護氣體主要用于龍門焊、H型鋼組立和梁柱裝、焊、磨等工序中的焊接。保護氣體由氬氣和二氧化碳混合而成，通常由專業(yè)供氣廠家供貨，以液態(tài)氬氣和二氧化碳存放于儲氣罐中，經(jīng)氣化、調(diào)節(jié)、混合（氬氣和二氧化碳以4:1的比例）裝置處理后，經(jīng)由廠區(qū)外網(wǎng)，進入鋼結(jié)構(gòu)加工車間。每臺焊機消耗保護氣體量約為 1.5m3/h，壓力為 0.3～0.4MPa[2]。

各專業(yè)主要管線具體見表1。

表1 各專業(yè)管線類別表

3 管線綜合設(shè)計

3.1 設(shè)計原則

鋼結(jié)構(gòu)加工廠房內(nèi)的主要管線，通常情況下，全部采用架空敷設(shè)。管線綜合設(shè)計在符合各專業(yè)規(guī)程規(guī)范要求的前提下，在垂直方向和交叉避讓時，遵守以下設(shè)計原則[3]。

3.1.1 垂直方向布置原則

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鋼結(jié)構(gòu)加工廠房各種管線在垂直方向布置時，在同一斷面，依據(jù)如下原則：

防排煙管等風(fēng)道在上，電纜橋架等在中間，水管道在下；工藝氣體介質(zhì)管道在上，水管等液體介質(zhì)管道在下；采暖水管在上，其余冷水管在下；壓縮空氣等相對較高壓管道在上，地壓管道在下；工藝氣體介質(zhì)管道等經(jīng)常檢修的管道在上，其余不經(jīng)常檢修的管道在下。

3.1.2 交叉避讓原則

鋼結(jié)構(gòu)加工廠房各種管線在交叉時，按照以下原則進行避讓：

1）小管徑管道避讓大管徑管道。大管徑管道造價相對高且安裝難度大，應(yīng)優(yōu)先考慮。

2）壓力流管道避讓重力流管道。壓力流管道內(nèi)介質(zhì)可克服管道沿程阻力，沿預(yù)定方向流動，而重力流管道內(nèi)介質(zhì)僅靠重力作用，必須按照設(shè)定的坡度，由高向低流動，管道標(biāo)高調(diào)整相對困難。各種管線交叉時，應(yīng)優(yōu)先滿足重力流管道。通常情況下，工藝氣體管道、生產(chǎn)、生活及消防供水管和采暖水管等均為壓力流管道，雨水管為重力流管道。

3）低壓管道避讓高壓管道，相對而言，高壓管造價高于低壓管。

4）金屬管道避讓非金屬管道，現(xiàn)場安裝時，金屬管道易彎曲和連接。

6）氣體管道避讓水管道，通常情況下，水管道沿程阻力大于氣管道，動力費用更高，故水管道宜短而直。

7）儀表和閥門等附件少的管道避讓附件多的管道，如此有利于施工安裝和運營期間的保養(yǎng)檢修。

8）臨時管道避讓永久管道，以保證永久管道的穩(wěn)定性。

9）新增管道避讓已有管道。在改造項目中，新增管道可利用已有管道的支吊架等，但要避免對已有管道造成影響。

10）電纜橋架與輸送液體介質(zhì)的管道不宜共架敷設(shè)，或布置在液體介質(zhì)管道上部，避免液體介質(zhì)發(fā)生滲漏，損壞電纜釀成事故。若必須共架敷設(shè)時，電纜管線應(yīng)考慮增設(shè)保護設(shè)施。

3.2 易燃易爆管線與其他管線之間的凈距關(guān)系

在鋼結(jié)構(gòu)加工廠房中，氧氣和天然氣管屬于易燃易爆類管道，為確保安全，二者距離其他管道有一定的距離要求，具體凈距要求見表2。

表2 氧氣及天然氣管道與其他管線之間最小凈距要求（m）

由于天然氣為切割和表面熱處理用燃燒氣體，氧氣為助燃氣體，因此二者為同一使用目的，最小平行凈距可減小到0.25m。通常情況下，鋼結(jié)構(gòu)加工廠房內(nèi)天然氣及其它管道公稱直徑均小于300mm，因此天然氣與其它管道之間平行凈距均為0.10m。另外，除供天然氣管道使用的電纜外，支架上不允許敷設(shè)其它動力電纜和電線。

依據(jù)上述原則，以工藝專業(yè)為主導(dǎo)，進行管線綜合，需注意以下幾點：

1）工藝凈距要求。管線位置需保證工藝要求的安全及生產(chǎn)凈距要求，如鋼結(jié)構(gòu)拋丸機、組立焊接等大型設(shè)備的外形尺寸要求，主要通道的凈高及凈寬要求，物料倒運時叉車、汽車、平板車及天車所需的安全距離要求等。

2）廠房鋼結(jié)構(gòu)是否沖突。管線位置不可與柱間支撐、天車梁、鋼爬梯和走道板等沖突。

3）避讓門、窗、邊墻軸流風(fēng)機等。

3.3 結(jié)構(gòu)專業(yè)配合

管線綜合完畢后，需將管線荷載、最大允許跨度等參數(shù)提至結(jié)構(gòu)專業(yè)，結(jié)構(gòu)專業(yè)進行支吊架計算以及支吊架固定方式確定。通常情況下，鋼結(jié)構(gòu)加工廠房中,各管線采用支架固定，支架固定在支架梁上，支架梁固定在牛腿上，牛腿固定廠房鋼結(jié)構(gòu)立柱上[4]。

綜上所述，在某10×104t/a鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)主廠房中，主要管線支架斷面如圖1和圖2所示。

圖1 車間管線支架斷面圖（一）

圖2 車間管線支架斷面圖（二）

4 結(jié)論

管線作為鋼結(jié)構(gòu)加工的主要輔助設(shè)施，其重要性不言而喻。文章主要論述了在鋼結(jié)構(gòu)加工廠房中，工藝生產(chǎn)及建筑自身管線的類別，尤其是工藝生產(chǎn)管線相關(guān)參數(shù)的確定選取，以及各種管線的布置原則。架空管線的合理設(shè)計關(guān)系到使用安全以及廠房高度的確定。因此，要嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)程規(guī)范，多專業(yè)加強協(xié)同，力求緊湊，為建設(shè)單位節(jié)約基建投資和運營成本。