3 水平管道任意两连接头之间应设置支吊架。
9.3.8 金属管道支、吊架的形式、位置、间距、标高应符合设计要求。 当设计无要求时,应符合下列规定:
1、支吊架安装应平整牢固,与管道接触应紧密。管道与设备连接处应设置独立支吊架。设备安装在减振底座上时,独立支撑的固定点应为减振底座。
2 冷(热)介质水、冷却水系统管道机房内主干管的支、吊架应采用承重防摇管架,与设备连接的管架应采取减振措施。当水平分支管架采用单杆吊架时,应在系统管道的起点、阀门、三通、弯头处及每隔15m处设置承重防摇支、吊架。
3 无热位移的管道支吊架的吊杆应垂直安装,有热位移的管道支吊架的吊杆应沿热膨胀(或冷收缩)的反方向偏置安装,偏置量应根据计算位移量确定。
4滑动支架的滑动面应清洁、平整,安装位置应符合管道要求,支撑面中心应向反方向偏移1/2位移量或符合设计文件的要求。
5 井道内的立管应每隔两层或三层设置滑动支架。当建筑结构荷载允许时,水平安装的管道支、吊架的最大间距应符合表9.3.8 的规定,并应在弯头处或附近设置支、吊架。
6 管道支、吊架的焊接应符合本规范第9.3.2-3条的规定。固定支撑与管道焊接时,管道侧咬边应小于管道壁厚的10%,且不大于1mm。
表9.3.8 水平安装管道支吊架的最大间距
注:1适用于工作压力不超过2.0MPa、无保温或保温材料密度不超过200kg/m3的管道系统。
2 L1用于绝缘管道,L2用于非绝缘管道。
3、洁净区(室内)的管道支、吊架应采用镀锌或采取其他防腐措施。
4 公称直径大于300mm的管道,参照公称直径300mm的管道。
9.3.9 采用聚丙烯(PP-R)管时,管道与金属支吊架之间应采取隔离措施,不应直接接触。支吊架间距应符合设计要求。当设计无要求时,聚丙烯(PP-R)冷水管支吊架间距应符合表9.3.9的规定,使用温度大于或等于60℃的热水管应加大支撑面积。
表9.3.9 聚丙烯(PP-R)冷水管支吊架间距(mm)
水平管道横向和纵向抗震支吊架间距应按下式计算:
式中:l——水平管道横、纵向抗震支吊架间距(m);
l0——抗震支吊架的最大间距(m),可按表8.2.3的规定确定;
αEk ——水平地震力综合系数,当该系数小于1.0时,应取1.0;
k—抗震支撑角度调整系数。当支撑竖向长度与水平长度的比值为1.00时,调整系数取1.00;当支撑竖向长度与水平长度的比值小于或等于1.50时,调整系数取1.67;当支撑竖向长度与水平长度的比值小于或等于2.00时,调整系数取2.33。
每段水平直管两端均应设置侧向抗震支吊架。
当两根横向抗震支吊架之间的距离超过最大设计距离时,应在中间增设一根横向抗震支吊架;每段水平直管至少应设置一根纵向抗震支吊架,当两根纵向抗震支吊架之间的距离超过最大设计距离时钢结构支架安装,应在中间增设一根纵向抗震支吊架。
对于刚性连接的水平管道,相邻两抗震支吊架之间的允许纵向偏移量应符合下列规定:
水管、电线套管不得超过侧支撑架最大间距的1/16;
管道、电缆梯、电缆托架、电缆槽的宽度不得超过其宽度的两倍。
水平管道在弯头处0.6m范围内应设置横向抗震支吊架。当斜撑直接作用于管道时,可作为另一侧管道的纵向抗震支吊架,其与下一纵向抗震支吊架的距离应按下式计算:
式中:L——距下一纵向抗震支吊架的距离(m);
L1——抗震支吊架纵向距离(m);
L2——横向抗震支吊架间距(m)。
抗震设计详解:
例如:L1=24米,L2=12,则:L=18.6米。
如果直线段的长度为
水平管道通过垂直管道连接至地面设备时,应在垂直管道600mm范围内设置侧向支撑;当垂直管道底部距地面超过0.15m时,应设置抗震支撑。
抗震设防是为了保护建筑结构在遭受不同等级的地震作用时,免受其结构、构件、功能、设备及人身安全的破坏。
抗震设计中的困惑点:
1、内径不小于60mm的电气管道及重力不小于150N/m的电缆桥架、电缆槽箱、母线槽是否包含电缆的重量?
分析:抗震的目的是为了防护和安全,只计算桥梁本身是没有意义的,拉索放到桥梁里面之后,桥梁才是一个整体。
2、相关设备中的排烟管道、应急通风管道和排烟管道的范围是什么?
分析:排烟管道分为“防、排”两部分,排烟和送风都包含在此部分中。
水管支吊架的设计、施工及加固:
吊架是用于支撑架空敷设管道的结构构件。吊架为单点承重结构,一旦某一部位发生故障,管道的重量将转移到相邻的吊架上而超载,形成吊架损坏、管道坠落的多米诺骨牌效应,因此必须引起高度重视。吊架的分类如下:
从管道敷设角度分为水平支撑和垂直支撑(如图)。
按功能分为固定支架、滑动支架、导向支架和滚动支架(如图)。
支吊架设计重点在管径大于300(大型管线)及多条管线密集布置的地方。由于管线荷载较大或布置复杂,规范及图纸上没有提供标准做法,必须由具有结构设计能力的专业人员进行计算审核。下面介绍最不利的管道支吊架位置,作为设计、检查、验收和加固的重点。
固定支架形式(GB50738-2011):
支吊架最不利位置选择:
大口径管道及管道集中区主要分布在地下室制冷机房、消防泵房、生活水泵房、热交换站等部位。管道出房后水平悬挂于楼板下分段引至垂直管井,再经垂直管井引至地上各楼层。管道由房至管井的水平路线为支架最不利部位(制冷机房通向冷却塔的冷冻水管管径一般为500~800mm,应详细复核)。此处提供管道放大图。
检查并审查支吊架设计计算:
支吊架结构计算模型:
1、对于已建设的工程,在查阅图纸的前提下,应到现场进行支吊架审查,审查管道布置情况及支吊架资料,避免设计与实际出现偏差。
2. 信息记录
1) 管道型号、直径和绝缘层
2)管道与支架定位关系
3)支吊架型式及构件规格
4)支架与主体的连接方式、各吊架螺栓的数量、直径及布置方式
5)预埋板规格(如有)
6)支吊架间距
支吊架设计要点:
1.支吊架荷载值的计算
1)单管负荷值
体积=1.35×1.1×XG1×L
G——支吊架计算荷载
G1=管道重量+满管水重量+保温层重量+支撑架重量(KN/m)
L——支吊架跨度(m)
注:保温密度、厚度以设计或现场实际情况为准。
2.支吊杆荷载值-F
计算支撑架上多根拉杆的荷载时,不应取平均值,因为中间的杆受力最大。
3、吊杆膨胀螺栓数量:n=F/τ
n—拉杆膨胀螺栓数量
F—支吊杆承载力(KN)
τ——单个膨胀螺栓的剪拉承载力(KN),(见附录2)
4.吊杆钢架结构计算要求
1)钢结构用钢应采用热轧钢材,不允许采用冷弯钢材,且已建成的钢结构的价值应根据现场情况确定。
2)钢结构抗弯抗拉值xx,抗拉抗拉值xx
3)计算拉杆的拉力、托梁的弯曲和剪切强度以及变形挠度,考虑横向扭转的影响
附录1 满水状态下管道每米重量(G)
附录2:锚栓(膨胀螺栓)拉伸、剪切荷载值:
注:1、支吊架预埋板位于梁侧面,承担剪切荷载;
2、支吊架预埋板位于板的底部,承受拉伸载荷;
3、需检查锚栓(膨胀栓)出厂检验报告提供的力学性能(抗拉、抗拔性能),并结合现场拉拔试验、剪切试验。
3.示例:
计算:
1、查表A,管径为600mm、满水重量为450kg/m的冷却水管,单根管对支架的载荷为(忽略支架重量):
压力=1.35×1.1×450×8.4=5600公斤=56千牛
支架承受的总载荷为56×2=112kN
2、查表B,梁侧锚栓抗剪承载力,每根M12锚栓可承受剪切荷载3.14kN,56/4=14kN<3.14kN
3.结论: 支撑锚栓抗剪强度严重不足。
地脚螺栓设计:每根拉杆采用6M20。
所需加固解决方案:
加固原则:
1、若支、吊架变形较大,则判断其不具备继续承受载荷的能力,在原位置附近增加附加支、吊架;
2.对变形较小的支、吊架,当承载力降低到一定程度后,应设置附加支、吊架来卸载载荷;
3、对于直径300以上或多根管道的重型水管,原则上不宜采用吊架形式,最好采用落地支架代替;
4、吊杆螺栓设置在板下时,混凝土易被整体拉出。重型吊杆不允许固定在板下,而应固定在结构梁的侧面;
5、若支撑架螺栓数量不足或支撑梁不够,原则上不要在原有支撑架上加装拉杆,而是增加新的支架,增大支撑架之间的距离,以解决卸荷问题。
施工控制要求:
1.材料——螺栓、预埋件、型钢;
2.支架焊接质量;
3、支架防腐处理;
4、支架安装位置的要求——间距、转角、防摇;
5.螺栓检测、施工、检验和验收;
6、冷热水管道用材;
7、冷热水管变形处理措施:
(1)制作管道支、吊架所用的槽钢或角钢必须采用热轧钢材,不得使用冷弯钢材。
(2)所选用的锚栓(膨胀螺栓)必须是正规厂家生产的,并有齐全的产品合格证和检测报告。
(3)所选焊条为E43型,须由正规厂家生产,并有齐全的产品合格证和检测报告。
检查法规相关条款执行情况:
预埋件:
(1)支、吊架预埋(后锚)部位应位置正确、牢固可靠,预埋件不得有锈迹、油污,不得涂漆,外露部位应做防锈、防腐处理。
GB50738-2011:7.1.2和7.1.4。
(2)后锚固件预埋板应采用机械钻孔,孔径应与螺栓相匹配(一般孔径=螺栓直径+2mm);不许钻长孔,且螺栓中心至预埋板边缘距离应不小于2d(d-螺栓直径)。
GB50738-2011:7.1.3、7.2.5和7.2.6。
例:采用M12的螺栓,埋板孔(圆孔)直径为14mm。
(3)采用膨胀螺栓固定支吊架时,应符合膨胀螺栓使用技术条件。螺栓距混凝土构件边缘距离不应小于8倍螺栓直径;螺栓间距不应小于10倍螺栓直径。GB50738-2011:7.3.5
7.3.5 支、吊架固定装置的安装应符合下列规定:
1 采用膨胀螺栓固定支、吊架时,应符合膨胀螺栓使用技术条件。螺栓距混凝土构件边缘距离不应小于8倍螺栓直径;螺栓间距不应小于10倍螺栓直径。螺栓孔直径及钻孔深度应符合表7.3.5的规定。
表7.3.5 常用膨胀螺栓规格、钻孔直径及钻孔深度(mm)
2 支、吊架及预埋件焊接时,焊接应牢固,不得有漏焊、夹渣、裂纹、咬边等现象。
3 在钢结构上设置固定装置时,应在钢梁下翼设置钢梁夹或钢吊架夹,并预留螺栓连接点及专用吊架钢筋;吊架应牢固固定于钢结构上,并不应影响钢结构的安全。
3. 隔热垫及墙体、地板穿透方法
(1)空调风管、冷热水管道支吊架所用的保温垫块厚度不应小于管道保温层厚度,宽度应大于支吊架支撑面宽度。垫块应完整,安装后无变形,垫块与保温材料间无缝隙。当采用木质材料作保温垫块时钢结构支架安装,应进行防腐处理。
国标50738-2011:7.1.3
(2)管道穿过墙体或楼面处应设置钢套管,管道接口不应设在套管内。钢套管应与墙面饰面或楼面底面齐平,上部应高出楼面20mm~50mm。套管不应作为管道支架使用。穿过防火分区时,应采用不燃材料进行防火密封;保温管道、套管周围的缝隙应用不燃保温材料填充密封。
GB50243-2016:9.2.2
4.支架制作与安装
(1)支撑架制作完成后,应用钢刷、纱布除锈,然后涂漆。GB50738-2011:7.1.4。
(2)制作支架时,型钢应采用机械切割,切割边缘应打磨平整。GB50738-2011:7.1.3
(3)支吊架的焊接应为满角焊,焊缝高度应与较薄焊接部位的厚度一致,焊缝应饱满均匀,不得有漏焊、夹渣、裂纹、咬边等现象(支吊架与埋板焊接时同7.3.5)。当采用圆钢吊架时,至吊架根部的焊接长度应大于吊架直径的6倍,并要求双面焊。GB50738-2011:7.2.8
(4)支架安装间距限制:
水平安装的水管:
垂直安装的水管:
(5)支吊架安装应平整牢固,与管道紧密接触。支吊架与管道焊缝距离应大于100mm。与设备连接的管道应设独立的支吊架,并应采取减振措施(柔性连接)。GB50738-2011:7.3.7
(6)对于采用沟槽连接的管道(主要是消防水带),应在水平管道接头及管件两侧设置支吊架,支吊架与接头距离不宜小于150mm,不宜大于300mm。GB50738-2011:7.3.7
(7)装有补偿器的管道应设置固定支架和导向支架,其形式和位置应符合设计要求。GB50738-2011:7.3.7
A.井内固定支撑(火箭座):
B、导向支架:在滑动支架两侧的支架梁上,各焊有导向板(扁钢或角钢),导向板的长度与支架梁的宽度相同,导向板与滑动支架之间应有3mm的间隙。
C、防摇支架:防止管道、设备因振动或位移而引起的摇晃。吊架采用角钢或槽钢制成,与吊架根部的预埋件及横担牢固焊接。
(8)冷(热)媒水、冷却水系统管道机房内主干管的支吊架应采用承重防摇管架,与设备连接的管架应采取减振措施。水平分支管架采用单杆吊架时,应在系统管道的起点、阀门、三通、弯头处及每隔15m处设置承重防摇支吊架。GB50243-2016:9.3.8
5. 补偿器
(1)补偿器形式:工字型补偿器、波纹管补偿器(大型商业应用中常用)、填料补偿器
(2)补偿器的作用:用来补偿管道因温度变化而产生的热胀冷缩。
(3)补偿器的补偿量及安装位置应符合设计图要求,并按设计计算的补偿量进行预拉伸或预压缩。补偿器一端管道上应安装固定支架,并与设计图核对位置,并在补偿器预拉伸或预压缩前固定。补偿器另一端应安装滑动导向支架,管道滑动轴线应与补偿器轴线一致。(检查预拉伸或预压缩记录)GB50243-2016:9.2.5。
(3)内有焊缝的波纹管膨胀节或补偿器的端部,在水平管道上应安装在水流的流入端,在垂直管道上应安装在上端,应与管道同心,不得有周向歪斜或扭曲。GB50243-2016:9.2.5
(4)填料补偿器应与管道同心,不得歪斜;应符合设计文件要求的安装长度和温度变化,留有5mm的余缩量。两侧的导轨应保证补偿器在运行过程中能自由伸缩,不得偏离中心。GB50243-2016:9.2.5
(5)空调水系统调试完毕后,必须及时松开冷冻水管补偿器限位螺栓内螺母,并对照图纸要求核对现场测量的预留变形值。
标准实践实施示例:
1、大型商业地下室支架安装(空调水管)
2、大型商业地下室支架安装(给排水及消防水管)
3.消防泵房支架安装(消防水管)