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管線綜合支吊架的設(shè)計計算與施工
管線綜合支吊架是在安裝工程中將給排水、暖通、電氣、消防等各專業(yè)的支吊架綜合在一起，統(tǒng)籌規(guī)劃設(shè)計，整合成一個統(tǒng)一的支吊架系統(tǒng)，有利于節(jié)約成本、加快施工進度、提高觀感質(zhì)量，并最大限度的節(jié)省空間。
01 管線綜合支吊架優(yōu)勢
給排水系統(tǒng)、空調(diào)水系統(tǒng)、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)、消防平層主管、強弱電橋架，可以采用同一支吊架，省去了穿插安裝支吊架的復(fù)雜過程，提高了工作效率。
普通安裝方式支吊架凌亂分散，交叉較多，采用綜合支吊架工法，將排布整齊有序的綜合支吊架取代傳統(tǒng)支吊架形式，不僅減少了支吊架的數(shù)量，而且使管線走線更清晰，明朗，觀感、質(zhì)量均大大提高。在滿足各種管線布置的前提下，有效地控制整體占用空間。
支吊架設(shè)計時，考慮所有被支吊物最大應(yīng)力時的極限疊加，而實際受力遠小于此，例如水平力同時達到相同方向的最大值等。經(jīng)過荷載計算，保證了綜合支吊架的強度，相對于傳統(tǒng)支吊架做法更安全可靠。
支吊架的減少，減少了建材用量，節(jié)約了成本。節(jié)約了資源，減少了現(xiàn)場加工的人工及材料加工時產(chǎn)生的噪音和固體廢棄物污染。
02 管線綜合支吊架施工工藝
首先對安裝工程給排水、暖通、電氣、消防等所有專業(yè)進行深化設(shè)計，利用BIM等工具優(yōu)化布局，對各專業(yè)管線進行綜合布置。根據(jù)管線綜合布置的結(jié)果，制定出支吊架初步方案。根據(jù)方案計算間距、過載重量，再通過計算結(jié)果確定吊桿和橫梁的尺寸，然后制定支吊架定型方案及大樣圖。最后根據(jù)策劃確定的方案及大樣圖下料、制作、安裝。
① 結(jié)合現(xiàn)場深化設(shè)計
↓
② 對各專業(yè)管線進行綜合布置
↓
③ 確定支架間距及過載計算
↓
④ 計算支吊架尺寸及選材
↓
⑤ 設(shè)計綜合支吊架方案及大樣圖
↓
⑥ 支吊架材料準(zhǔn)備及加工制作
↓
⑦ 支吊架安裝
↓
⑧ 支吊架的校正及檢查試驗
結(jié)合現(xiàn)場深化設(shè)計
首先明確設(shè)計及規(guī)范要求，結(jié)合現(xiàn)場熟悉圖紙。
對各專業(yè)管線進行綜合布置
1. 工程管線綜合布置原則
1）大管優(yōu)先。由于大截面、大直徑的管道，如空調(diào)通風(fēng)管道、排水管道、冷卻水管道、排煙管道等占據(jù)的空間較大。在平面圖中先作布置。
2）強弱電分設(shè)。由于弱電線路如電信、有線電視、計算機網(wǎng)絡(luò)和其它建筑智能線路易受強電線路電磁場的干擾，因此強電線路與弱電線路不應(yīng)敷設(shè)在同一個電纜槽內(nèi)。
3）有壓讓無壓。指有壓管道和無壓管道。無壓管道．如生活污水、糞便污水排水管、雨排水管、冷凝水排水管等都是靠重力排水，因此，水平管段必須保持一定的坡度，是順利排水的必要和充分條件。所以在與有壓管道交叉時，有壓管道應(yīng)避讓。
4）電氣避熱避水。在熱水管道、蒸汽管道的上方及水管的垂直下方不宜布置電氣線路。
2. 綜合考慮各專業(yè)特性
1）綜合支吊架施工技術(shù)的關(guān)鍵是熟悉各專業(yè)管線的特性，有壓管道、橋架走向相對不受限制，只要適當(dāng)考慮節(jié)約即可，而對于排水、空調(diào)冷凝水等無壓管道，坡度是必須要考慮的因素，且不宜受其它管線影響其路由，以確保坡度合理，排水通暢。并要考慮留出線管線纜安裝、檢修空間。
2）考慮保溫、隔熱墊的設(shè)置高度。
3）風(fēng)道空間占用最大，可以考慮在支吊架上設(shè)二層支吊架把風(fēng)道架高的辦法，這樣風(fēng)道下面還可以有走管線的空間。
4）了解各專業(yè)管線的支吊架設(shè)置要求，確定合理的支吊架布置間距、形式、材質(zhì)及規(guī)格型號。
5）考慮裝飾施工的吊頂龍骨施工情況，特別是主龍骨的設(shè)置，明確其布置位置，高度尺寸。
3. 明確支吊架的綜合布局，利用計算機畫出初步施工布置圖，明確布置方案
根據(jù)初步確定布置情況現(xiàn)場核實方案的可行性，依據(jù)具體墻體設(shè)置情況，頂部梁板分布情況，結(jié)合盤管、風(fēng)機等設(shè)備的位置情況，進行方案的調(diào)整，確定支吊架形式、材質(zhì)，型號的規(guī)格，最終達到方案切實可行。
確定支架間距及過載計算
1. 管架計算間距
管架計算間距可定為1.5米，3.0米，6.0米三種。
2. 過載計算
1）設(shè)備、風(fēng)道、電纜橋架、各類管道自重
設(shè)備、風(fēng)道自重參照設(shè)備出廠合格證及檢測報告具體數(shù)據(jù)；電纜橋架自重參照《五金手冊》進行計算；各類鋼制管道自重，管徑DN15～DN150按照國家標(biāo)準(zhǔn)《低壓流體輸送用焊接鋼管》的普通鋼管，管徑DN200～DN500按照國家標(biāo)準(zhǔn)《輸送流體用無縫鋼管》的最小壁厚管重計算。塑料管道自重，管徑20mm～315mm按照國家標(biāo)準(zhǔn)《給水用硬聚氯乙烯管材》的管重計算。
2）安裝過載計算
設(shè)備按動載承重計算；風(fēng)道按風(fēng)道自重計算；電纜橋架按承載電纜重量及橋架自重之和計算，各類管道重量按保溫管與不保溫管兩種情況計算。
保溫管道：按設(shè)計管架間距的管道自重、滿管水重、60mm厚度保溫層重以及以上三項之和10%的附加重量計算。保溫材料容量按巖棉100kg/m3計算。
不保溫管道：按設(shè)計管架間距內(nèi)的管道自重、滿管水重及以上兩項之和10%的附加重量計算。
各種管道間距管重均為計入閥門重量（彎管托座管重包括閥門重量），當(dāng)管架中有閥門時，在閥門段應(yīng)采取加強措施。
管架計算管重不足10kg的按10kg計算，超過10kg的按10kg進位化整，如24.3化整為30kg。
3）設(shè)計荷載
垂直荷載：考慮制造、安裝等因素，采用管架間距的標(biāo)準(zhǔn)荷載乘1.35的荷載分項系數(shù)。
水平荷載：按垂直荷載的0.3倍計算。
地震荷載：按地震設(shè)防烈度≤8度計算地震作用。不考慮風(fēng)荷載。
計算支吊架尺寸及選材
1. 吊桿
吊桿按軸心受拉構(gòu)件計算，并考慮了一定的腐蝕余量。吊桿凈面積An按下式計算，并滿足國標(biāo)GB/T 17116.3。吊桿最大使用荷載見下表。
An-吊桿凈截面積（mm2）
N-吊桿拉力設(shè)計值（N）
f-鋼材強度設(shè)計值（N/mm2）
吊桿最大使用荷載
2. 橫梁
1）橫梁抗彎強度計算
rx、ry-截面塑性發(fā)展系數(shù)
Mx、My-所驗算截面繞x軸和繞y軸的彎矩（N-mm）
Wnx、Wny-所驗算截面對x軸和對y軸的凈截面抵抗矩（mm3）
f-鋼材強度設(shè)計值（N/mm2）
2）橫梁抗剪強度計算
r-抗剪強度（N/mm2）
V-計算截面沿腹板平面作用的剪力（N）
S-計算剪力處以上毛截面對中和軸的面積矩（mm3）
Ix-毛截面慣性矩（mm?）
tw-腹板厚度（mm）
fv-鋼材的抗剪強度設(shè)計值（N/mm2）
3. 連接計算
焊接連接及螺栓連接按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的有關(guān)公式，計算所需焊縫長度及連接螺栓大小。
4. 受彎梁撓度和受壓構(gòu)件長細比的規(guī)定
受彎梁繞度不宜大于L/200（L為受彎構(gòu)件的跨度，對懸臂梁和伸臂梁為懸伸長度的二倍）。受壓構(gòu)件的允許長細比不宜超過120。
5. 選材要求
1）本設(shè)計如無特殊標(biāo)明，均按重量計算設(shè)計。在滿足5.2.3的條件下，可直接使用本設(shè)計。有防震要求時，應(yīng)在管卡部位的周圍襯墊3mm的橡膠層。
2）管道吊架由吊架根部、吊桿、橫擔(dān)和管卡四部分組成，可根據(jù)需要進行組合選用，同時還應(yīng)注意，吊架根部的吊桿直徑必須與各吊架橫擔(dān)的吊桿直徑相同。
3）本設(shè)計僅考慮支吊架本身的強度與變形。當(dāng)管徑較大時，有關(guān)支吊架對于梁、板、柱、鋼架等結(jié)構(gòu)強度的影響，須經(jīng)結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計人員驗算。
4）支吊架所使用的標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)為專業(yè)廠家生產(chǎn)，自行制作的管架所用的鋼材應(yīng)采用Q235B鋼，制作時，鉆孔不得使用氣割，電焊條采用E4300～E4313號。
設(shè)計綜合支吊架方案及大樣圖
具體參見下圖（綜合支吊架大樣圖），施工時可根據(jù)不同的現(xiàn)場施工情況和用途進行自主調(diào)整和變更。
支吊架材料準(zhǔn)備及加工制作
1. 鋼材的除銹與防腐
鋼材進場經(jīng)監(jiān)理驗收后，采用角向磨光機對鋼材進行除銹；除銹完成后，采用空壓機對鋼材噴漆進行防腐。
2. 綜合支吊架的根部的加工制作
綜合支吊架的根部采用[10槽鋼加工制作，制作方法如下：
采用氧氣、乙炔對槽鋼進行截斷，再采用氧氣、乙炔在槽鋼段的一側(cè)開口，開口大小為50mm×13mm；最后，采用角向磨光機對已加工好的根部進行拋光處理。
3. 綜合支吊架根部的焊接
根部加工完畢后，將其與原來預(yù)留的支吊架預(yù)埋鐵件進行焊接，使它們連接牢固。支吊架上部應(yīng)與預(yù)埋件平齊，不得超出或低于預(yù)埋件，焊縫厚度不得小于4mm，全長度滿焊。
4. 綜合支吊架根部的防腐
根部焊接完成后，將焊渣清理干凈后，采用紅丹防銹漆對其進行防腐處理。
5. 吊梁的加工制作
綜合支吊架的根部焊接完成后，根據(jù)電纜橋架、風(fēng)管、水管的設(shè)計施工圖紙，結(jié)合施工現(xiàn)場實際情況；采用砂輪切割機和臺鉆，對∠40×4、∠50×5、∠63×6的角鋼進行加工制作。支、吊、托架要統(tǒng)一加工，形式一致。支吊、托架的角鋼、槽鋼的管卡眼，一律采用機械鉆孔，嚴(yán)格禁止電氣焊打孔。
支吊架安裝
1. 吊桿的安裝
將吊桿安裝在根部的條形孔內(nèi)。
2. 吊梁的安裝
將各種不同用途的吊梁，按照設(shè)計方案的要求，安裝在不同的標(biāo)高上。支、吊、托架所用的角鋼、槽鋼開口朝向應(yīng)一致。
支吊架的校正及檢查試驗
1. 綜合支吊架的校正
每個區(qū)域的綜合支吊架安裝完成后，采用水準(zhǔn)儀和經(jīng)緯儀對綜合支吊架的吊桿和吊梁進行調(diào)正、調(diào)平。
2. 過載試驗
使用承重物懸掛于支吊架上，荷載為設(shè)備、風(fēng)道、電纜橋架、各類管道及支吊架自重及工作荷載的總合的2倍，懸掛時間為12小時。試驗結(jié)果應(yīng)預(yù)埋件牢固、吊架根部焊接嚴(yán)密、支吊架未變形為合格。
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