地鐵停車列檢庫(kù)管線綜合支吊架應(yīng)用

1、北京市高級(jí)專業(yè)技術(shù)資格評(píng)審申報(bào)論文 第-11-頁(yè)申報(bào)論文（高 級(jí)）題目：地鐵停車列儉庫(kù)管線綜合吊架 設(shè)計(jì)與應(yīng)用單 位：北京城建設(shè)計(jì)研究總院有限責(zé)任公司姓 名：張宇明課題方向：地鐵車輛基地高大空間設(shè)備管線綜合 2009 年 06 月 16 日-11-摘 要隨著地鐵設(shè)備系統(tǒng)功能日趨完善和技術(shù)發(fā)展，設(shè)備管線的種類和數(shù)量越來(lái)越多，要求也越來(lái)越高，因此如何規(guī)范合理和充分考慮運(yùn)行維護(hù)檢修要求設(shè)計(jì)和安裝庫(kù)內(nèi)綜合管線，已成為地鐵車輛段設(shè)計(jì)的一大難題。近年來(lái)，在機(jī)場(chǎng)、大型工業(yè)廠房等領(lǐng)域已開(kāi)始應(yīng)用綜合支吊架技術(shù)（即裝配式管線支吊架系統(tǒng)），有效地解決了集中安裝空間緊張等問(wèn)題。鑒于裝配式管線支吊架系統(tǒng)具有吊桿不重復(fù)、

2、與結(jié)構(gòu)連接點(diǎn)少、施工效率高、空間節(jié)約、后期管線維護(hù)、擴(kuò)容方便等特點(diǎn)，北京地鐵機(jī)場(chǎng)線車輛段采用了裝配式管線支吊架系統(tǒng)技術(shù)，取得了良好效果。裝配式管線支吊架系統(tǒng)可由專業(yè)廠家按標(biāo)準(zhǔn)工藝和系列產(chǎn)品來(lái)組合完成，也可由設(shè)計(jì)單位根據(jù)每個(gè)支吊架條件和要求個(gè)性化設(shè)計(jì)綜合支吊架來(lái)完成。該系統(tǒng)由錨固件或預(yù)埋槽鋼、u型槽、轉(zhuǎn)接件、管卡、可調(diào)式槽鋼螺母及支托系統(tǒng)通過(guò)螺栓機(jī)械連接的方式組成，連接件可以隨意調(diào)節(jié)管道支架的尺寸、高度，此支吊架現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)做到不焊接。綜合管線的吊架系統(tǒng)的框架由一個(gè)或多個(gè)u型槽組成的剛性支架；該組合支吊架根據(jù)設(shè)計(jì)管線安裝層數(shù)一般分為單層或多層系統(tǒng)，并具備現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)和增改的功能，也更有利于管線布設(shè)的空間利

3、用。關(guān)鍵詞： 車輛段，綜合支吊架，裝配式目 錄摘 要ii緒 論1一、目前地鐵車輛段停車列檢庫(kù)管線綜合存在的問(wèn)題2二、綜合支吊架的應(yīng)用分析21、綜合吊架簡(jiǎn)介22、技術(shù)要求及應(yīng)用分析33、北京機(jī)場(chǎng)線車輛段停車列檢庫(kù)對(duì)裝配式管線支吊架的設(shè)計(jì)方案6（1）安裝位置的確定6（2）綜合吊架的技術(shù)要點(diǎn)6（3）綜合管線布置原則：7（4）一些關(guān)鍵問(wèn)題的闡明：8結(jié) 論9參考文獻(xiàn)10附 錄11緒 論隨著地鐵設(shè)備系統(tǒng)功能日趨完善和技術(shù)發(fā)展，地鐵車庫(kù)的設(shè)備管線的種類和數(shù)量越來(lái)越多，要求也越來(lái)越高，而停車列檢庫(kù)的空間降低了，因此如何規(guī)范合理和充分考慮運(yùn)行維護(hù)檢修要求設(shè)計(jì)和安裝庫(kù)內(nèi)綜合管線，已成為地鐵車輛段設(shè)計(jì)的一大難題。近

4、年來(lái)，在機(jī)場(chǎng)、大型工業(yè)廠房等領(lǐng)域已開(kāi)始應(yīng)用綜合支吊架技術(shù)（即裝配式管線支吊架系統(tǒng)），可以相對(duì)有效地解決管線合理和規(guī)范以及集中安裝空間緊張等問(wèn)題。鑒于裝配式管線支吊架系統(tǒng)具有吊桿不重復(fù)、與結(jié)構(gòu)連接點(diǎn)少、施工效率高、空間節(jié)約、后期管線維護(hù)、擴(kuò)容方便等特點(diǎn)，北京地鐵機(jī)場(chǎng)線車輛段采用了裝配式管線支吊架系統(tǒng)技術(shù)，取得了良好效果。一、目前地鐵車輛段停車列檢庫(kù)管線綜合存在的問(wèn)題1、隨著時(shí)代發(fā)展，盡管停車列檢庫(kù)的庫(kù)內(nèi)所停放和檢修的列車和土建條件變化以及運(yùn)營(yíng)的管理和服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)提高，但由于管線固定點(diǎn)受結(jié)構(gòu)條件限制，停車列檢庫(kù)的空間降低了，庫(kù)內(nèi)管線沒(méi)有好的綜合規(guī)劃和統(tǒng)籌考慮等原因，各設(shè)備系統(tǒng)的管線安裝和固定隨意性大，

5、管線均獨(dú)立安裝，個(gè)別管線扭曲固定方案不合理，檢修空間不足，嚴(yán)重的導(dǎo)致無(wú)法檢修、搶修。2、傳統(tǒng)作法各專業(yè)管線各自獨(dú)立，分別獨(dú)立設(shè)置自己的吊架，過(guò)多的吊架影響了管線安裝空間，并且采取焊接和預(yù)鉆孔的連接方式，不可調(diào)整。3、施工效率低，局部檢修困難，不利于設(shè)備調(diào)試及后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)。最終往往導(dǎo)致部分管線安裝存在不規(guī)范的現(xiàn)象，合理性較差。二、綜合支吊架的應(yīng)用分析1、綜合吊架簡(jiǎn)介地鐵車輛段停車列檢庫(kù)的風(fēng)管、水管、電纜橋架等地鐵各設(shè)備專業(yè)的管線及其相關(guān)設(shè)備的固定在部分管線集中安裝空間緊張部位采用綜合支吊架，即裝配式管線支吊架系統(tǒng)，裝配式管線支吊架系統(tǒng)可由專業(yè)廠家按標(biāo)準(zhǔn)工藝和系列產(chǎn)品來(lái)組合完成，也可由設(shè)計(jì)單位根據(jù)

6、每個(gè)支吊架條件和要求個(gè)性化設(shè)計(jì)綜合支吊架來(lái)完成。該系統(tǒng)由錨固件或預(yù)埋槽鋼、u型槽、轉(zhuǎn)接件、管卡、可調(diào)式槽鋼螺母及支托系統(tǒng)通過(guò)螺栓機(jī)械連接的方式組成，連接件可以隨意調(diào)節(jié)管道支架的尺寸、高度，此支吊架現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)做到不焊接。綜合管線的吊架系統(tǒng)的框架由一個(gè)或多個(gè)u型槽組成的剛性支架；該組合支吊架根據(jù)設(shè)計(jì)管線安裝層數(shù)一般分為單層或多層系統(tǒng)，并具備現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)和增改的功能，也更有利于管線布設(shè)的空間利用。地鐵車站綜合管線裝配式管線吊掛支架系統(tǒng)應(yīng)以國(guó)標(biāo)圖集裝配式管道吊掛支架安裝圖（03sr417-2）為標(biāo)準(zhǔn)，為了更好地保證地鐵車站管線安裝的安全性和穩(wěn)定性，一般采用矩形支吊架為主要形式。橫梁（擔(dān)）可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行

7、標(biāo)高或位置靈活調(diào)節(jié)，能根據(jù)以后系統(tǒng)運(yùn)行需求進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展。其本身要具有防腐等各項(xiàng)指標(biāo)，在現(xiàn)場(chǎng)免焊接免涂刷防腐涂料。與原有混凝土采用錨栓連接，與原有鋼結(jié)構(gòu)采用夾具免焊連接，并達(dá)到與現(xiàn)場(chǎng)焊接類支架同等的強(qiáng)度。錨栓均固定在混凝土頂板上（固定在梁或柱上也可），或滿足設(shè)計(jì)承載需要的構(gòu)件上。鑒于管線綜合裝配式管線支吊架系統(tǒng)具有吊桿不重復(fù)、與結(jié)構(gòu)連接點(diǎn)少而牢固、施工效率高、空間節(jié)約、后期管線維護(hù)、擴(kuò)容方便等特點(diǎn)，該系統(tǒng)在南京地鐵、廣州地鐵、上海地鐵已有部分應(yīng)用，并在長(zhǎng)江三峽水電站、大型電子廠房、地下車庫(kù)等有成功應(yīng)用。相對(duì)傳統(tǒng)管線支吊架系統(tǒng)而言，盡管能節(jié)省部分支架材質(zhì)和安裝費(fèi)用，但初期一次性工程造價(jià)仍高于傳統(tǒng)管

8、線支吊架系統(tǒng)高。2、技術(shù)要求及應(yīng)用分析管道支吊架作為承力結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度和剛度必須符合相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)定，以滿足工程要求。制作管道吊掛支架的材料選擇應(yīng)滿足地鐵工作環(huán)境和被夾管內(nèi)介質(zhì)的溫度和壓力要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)許用應(yīng)力按使用溫度下材料的最小抗拉強(qiáng)度的1/4和最小屈服強(qiáng)度的5/8兩者的較小值進(jìn)行控制。剛度按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的相關(guān)要求進(jìn)行控制。裝配式管線支吊架的生產(chǎn)廠家應(yīng)按管道支吊架 第1部分：技術(shù)規(guī)范gb/t17116.1-1997的規(guī)定，對(duì)各種規(guī)格的吊掛支架用物理方法進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)收或鑒定試驗(yàn)。圖1 管道吊掛支架是將管道自重及所受的荷載傳遞到建筑承載結(jié)構(gòu)上，并控制管道的位移，抑制管道的振動(dòng)，確保管道

9、安全運(yùn)行。管道支吊架一般可分為與管道連接的管部構(gòu)件，與建筑結(jié)構(gòu)連接的生根構(gòu)件，將這兩種構(gòu)件連接起來(lái)的傳力連接構(gòu)件和減振構(gòu)件、絕熱構(gòu)件、以及輔助鋼構(gòu)件，構(gòu)成了管道支吊架系統(tǒng)。裝配式管線支吊架按照簡(jiǎn)支梁、連續(xù)梁或剛構(gòu)結(jié)構(gòu)計(jì)算，以撓度和截面應(yīng)力進(jìn)行控制，同時(shí)需對(duì)各連接組件進(jìn)行校驗(yàn)，并考慮相應(yīng)的檢修荷載；綜合管線中支架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需根據(jù)管路排布及不同承載力要求，（如管路及載體重量，沖擊荷載，溫度及變形引起的軸向力）提供相對(duì)應(yīng)的計(jì)算書(shū)，以確保其設(shè)計(jì)及安裝的安全可靠。裝配式管線支吊架橫梁的撓度不宜大于l/200（l受彎構(gòu)件的跨度，對(duì)懸臂梁和伸臂梁為懸臂長(zhǎng)度的2倍），受壓構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比不宜超過(guò)120；吊桿：吊

10、桿按軸心受拉構(gòu)件計(jì)算，并考慮了一定的腐蝕余量，吊桿凈面積an按下式計(jì)算，并滿足國(guó)標(biāo)gb/t17116.3。 式中： an吊桿凈截面面積（mm2）；n吊桿拉力設(shè)計(jì)值（n）；f吊桿拉力設(shè)計(jì)值（n/mm2） 支柱：落地支柱按照偏心受壓構(gòu)件計(jì)算；橫梁計(jì)算：橫梁抗彎強(qiáng)度計(jì)算式中：rx,ry截面塑性發(fā)展系數(shù)；mx、my所驗(yàn)算截面繞x軸和繞y軸的彎矩（n-mm）；wnx、wny所驗(yàn)算截面對(duì)x軸和對(duì)y軸的凈截面抵抗矩（mm3）；f鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（n/mm2）；橫梁抗剪強(qiáng)度計(jì)算：式中：抗剪強(qiáng)度（n/mm2）v計(jì)算截面沿腹板平面作用的簡(jiǎn)力（n）s計(jì)算剪力處以上毛截面對(duì)中和軸的面積矩（mm3）ix毛截面慣性矩

11、（mm4）tw腹板厚度（mm）fv鋼材的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（n/mm2） 除了控制管道支吊架內(nèi)桿件本身的撓度和內(nèi)應(yīng)力外，還有兩個(gè)重要的力傳遞關(guān)鍵點(diǎn)：桿件間的連接點(diǎn)和與建筑結(jié)構(gòu)連接的生根點(diǎn)。桿件間的連接點(diǎn)是通過(guò)u型槽鋼螺母和螺栓將搭接桿件連接起來(lái)，并將橫桿上力傳遞到立桿或?qū)⒘U上的力傳遞到生根處，所以該連接點(diǎn)的可靠性就由槽鋼螺母和u型槽鋼的卷邊來(lái)體現(xiàn)，一是螺母與卷邊的抗滑移力，二是螺母與卷邊的正拉力，為保證連接點(diǎn)的可靠性，單個(gè)槽鋼螺母與卷邊的抗滑移力應(yīng)為17kn及以上，單個(gè)槽鋼螺母與卷邊的正拉力應(yīng)為20kn及以上，并考慮2.5倍的安全系數(shù)。與結(jié)構(gòu)連接的生根點(diǎn)是靠錨栓來(lái)承載，錨栓組要承擔(dān)整個(gè)支架自重、

12、管道自重和介質(zhì)重量，所以要慎重計(jì)算和選擇，而且錨板厚度至少為8mm。對(duì)每副支架也要進(jìn)行抗震的驗(yàn)算，可采用平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，按照如下公式簡(jiǎn)易驗(yàn)算：t1 =fphcg-(wp-fp/3)(d1/2)/d1 tmaxt2 =fphcg-(wp-fp/3)(d2/2)/d2 tmaxv=fpvmax其中：d1=支架平面內(nèi)寬度 d2=支架平面外寬度 hcg=支架高度wp=支架總重量 fp=側(cè)向震動(dòng)力設(shè)計(jì)值 tmax=生根點(diǎn)的實(shí)際正拉力 vmax=生根點(diǎn)的實(shí)際抗滑移力連接構(gòu)件中單耳吊頭和多耳吊頭或多耳吊頭之間可組成膠狀連接。彈簧支吊架和防震橡膠吊架，應(yīng)按承載能力選用，防止彈簧過(guò)載、橡膠嚴(yán)重變形失去彈

13、性功能。3、北京機(jī)場(chǎng)線車輛段停車列檢庫(kù)對(duì)裝配式管線支吊架的設(shè)計(jì)方案（1）安裝位置的確定機(jī)場(chǎng)線車輛段停車列檢庫(kù)工程綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件等因素，管線綜合裝配式管線支吊架的安裝部位確定為：a、沿行車方向的小跨度柱間；b、與行車方向垂直跨度及邊墻。（2）綜合吊架的技術(shù)要點(diǎn)a、裝配式管線支吊架以托架為主，以合理的管線排布為基礎(chǔ)，吊桿和橫梁的設(shè)置不能影響管線的安裝，同時(shí)要考慮管線安裝和今后維護(hù)條件和空間。管線綜合布置設(shè)計(jì)和裝配式管線支吊架設(shè)計(jì)同步進(jìn)行，同步優(yōu)化。b、裝配式管線支吊架產(chǎn)品由h型鋼、u型槽鋼以及相關(guān)零配件組成，并由錨栓與結(jié)構(gòu)墻體可靠連接。c、u型雙拼槽鋼須采用可靠的拼接方式，以保證雙拼槽鋼的整

14、體的傳力可靠。u型槽鋼為冷壓成型槽鋼，截面尺寸為41mm*21mm、41mm*41mm、41mm*62mm等，長(zhǎng)度為3000mm或6000mm的標(biāo)準(zhǔn)型材，便于以后管道安裝、維護(hù)和擴(kuò)展使用；槽鋼壁厚應(yīng)2.5mm，連接件厚度應(yīng)為6mm。d、材質(zhì)要求：u型槽鋼、管卡及各種連接件：q235鋼。e、所有產(chǎn)品的零配件及型材在工廠內(nèi)預(yù)制完成，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)尺寸裝配，不允許在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行焊接。f、有關(guān)綜合吊架的結(jié)構(gòu)安全性計(jì)算的要求：結(jié)構(gòu)荷載分項(xiàng)系數(shù)不應(yīng)小于1.4，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)，相應(yīng)重要性系數(shù)為1.1，并須考慮足夠的施工安裝荷載；對(duì)于吊桿較長(zhǎng)（其有效長(zhǎng)度大于或等于2.5米）應(yīng)采取斜拉加固方案（即將吊桿下部與結(jié)構(gòu)頂板

15、雙向用螺桿斜拉）。g、對(duì)于單個(gè)綜合吊架，當(dāng)單層管線荷載較大（橫擔(dān)長(zhǎng)度超過(guò)1米，重量超過(guò)2000n）的地方應(yīng)采用加強(qiáng)橫擔(dān)，當(dāng)管線總重量（超過(guò)10000n）應(yīng)增加錨栓數(shù)量。h、管道吊掛支架應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)置相應(yīng)的固定支架，滑動(dòng)支座等，同時(shí)要求在管線有接入、接出和拐彎時(shí)應(yīng)增設(shè)一處支、吊架。對(duì)于溫差變形較大的管道,應(yīng)按規(guī)范規(guī)定設(shè)置專用滑動(dòng)（滾動(dòng)）支架和固定支架。（3）綜合管線布置原則：水管在下，強(qiáng)、弱電橋架在上，給排水專業(yè)的管道和采暖管道各占一側(cè)布置。各專業(yè)管線之間的最小間距按相關(guān)安裝手冊(cè)或規(guī)范執(zhí)行。采暖管道如果做好了保溫，那么與電力管線之間的最小間距可只考慮安裝即可，不用考慮溫度對(duì)電纜橋架的影響。有

16、壓管線具有一定的推力，盡量不要直接作用在某一結(jié)構(gòu)柱上?？紤]到安全性，可通過(guò)綜合管架系統(tǒng)傳導(dǎo)到多數(shù)的結(jié)構(gòu)柱上共同來(lái)承受。管道安裝中支吊架的種類分為：固定支架、導(dǎo)向及滑動(dòng)支架、吊架三種。固定支架是固定管線一點(diǎn)不動(dòng)的支架。導(dǎo)向及滑動(dòng)支架是保證管線沿軸向方向滑動(dòng)的支架，其中導(dǎo)向支架，跟波紋補(bǔ)償器之間有距離的要求，且分為第一導(dǎo)向支架，和第二導(dǎo)向支架等。吊架是防止管線過(guò)長(zhǎng)產(chǎn)生彎曲的支架，多用于無(wú)壓力、對(duì)擺動(dòng)和滑動(dòng)無(wú)要求的管線。（4）一些關(guān)鍵問(wèn)題的闡明：綜合管架只能作用于8米以下的柱網(wǎng)，對(duì)于大跨度的柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)，還是應(yīng)該采用桁架結(jié)構(gòu)的來(lái)實(shí)現(xiàn)管線的安裝。綜合管架的懸挑出來(lái)的長(zhǎng)度要避免對(duì)行車限界的影響，且高度要考慮到過(guò)車的問(wèn)題（叉車及消防車）混凝土結(jié)構(gòu)柱、墻體、鋼結(jié)構(gòu)柱上生根問(wèn)題要區(qū)別對(duì)待，建議柱體上的用預(yù)埋鋼板，焊接牛腿的方法；墻體上用化學(xué)錨栓。結(jié) 論通過(guò)北京地鐵機(jī)場(chǎng)線車輛段停車列檢庫(kù)管線綜合支吊架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)踐，并結(jié)合其他類似工程的經(jīng)驗(yàn)，管線綜合裝配式管線支吊架系統(tǒng)所具有施工快捷、空間節(jié)約、后期管線維護(hù)和擴(kuò)容方便等特點(diǎn)，能有效解決北京地鐵新線車輛段停車列檢庫(kù)管線規(guī)范和合理性等問(wèn)題。車站管線綜合吊架設(shè)計(jì)與應(yīng)用的基礎(chǔ)是管線綜合設(shè)計(jì)，管線綜合設(shè)計(jì)與實(shí)施是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，在考慮合理的預(yù)留、安裝空間和檢修的條件下，合理的管線空間排布和合理管線安裝空間仍是做好管線綜合支吊架系統(tǒng)的前提。盡管管