分析有色金属冶炼厂钢结构综合管网的改造设计

分析有色金属冶炼厂钢结构综合管网的改造设计

张强

(沈阳奥思特安全技术服务集团有限公司辽宁沈阳110179)

摘要：通过针对有色金属冶炼厂的钢结构给予的综合管网改造设计进行有效地分析与探究，对项目检测鉴定的要求进行细致化分析，明确设计的思路以及掌握加固方案和相关的施工注意事项等，从而为有色金属冶炼厂钢结构的综合管网制定完善的改造设计提供保障，确保各项工作能够有效开展。

关键词：有色金属冶炼厂；钢结构；综合管网；改造设计；

针对近几年我国有色行业的快速稳定的发展，这使得有色金属冶炼厂的实际改造项目也变得越来越多。而对于这些改造工程，是需要大量的工艺管道、水管以及电缆为基础为支撑的，但对于原厂区的一些管网呈现出难以满足实际需求的表现，而且受到场地空间限制和影响，很难为新建管网工作的开展提供保障。而通过拆除原有的管网开展重建工作，那么会使得施工的周期非常的长，而且也会使得工厂要暂时停产，这样也会带来较大的经济损失。但通过有效的运用原钢结构的管网开展加固改造设计，不仅能够确保生产工作持续有效地开展，也能为降低建设费用提供保障，对整体工程质量和效率的提升也有一定意义。

1工程概述

针对某冶炼厂区内部的管网B线区，这一段建于10年前，且全程长度为190米。其原管网是以两腿或四腿独立式的管架为主的，高度为12米，整体的跨度是21米，其主要是运用在支撑直径为3米的管道，给管道是硫酸烟气管道。这一管道是独立的基础，掩埋的深度为3米，其原地基上也进行了灰土挤密桩的复合地基处理工作，使得其承载力的特征值达到了200kPa。对于给冶炼厂的扩产工作，应在该管线中增加大约两层的管架，其中包含管道和电缆。在工程中应考虑节省投资以及保证生产的要求，因此要有效地运用原有钢柱增层的改造对策开展工作，针对原有地支架以及基础进行重新核算，并开展必要地加固给工作，保障整体工程质量达到标准要求。

2工程改造设计方案

2.1针对现场开展全面检测与鉴定工作

在开展设计工作前，应针对原有的管架开展全面的检测以及可靠性的鉴定工作，这对由此开展加固处理以及施工设计能够提供有利且可靠的依据。其主要的检测内容就包括以下几点：首先，对原管道的支架材料的强度进行检测。通过运用现场取样的形式，进行力学实验，针对材料的强度、腐蚀性以及锈蚀强度等开展有效检验。其次，对连接的节点进行检测。要针对原有的管架中节点开展有效检测，明确杆件的连接位置的节点板和焊缝以及螺栓等能否满足实际的工程要求，也要对钢结构的安装偏差等开展前面检测。再次，针对地基和基础开展检测工作。要进行开挖基础检测探井的工作，针对基础的尺寸以及腐蚀情况和地基的处理情况等进行全面明确。最后，对整体的耐久性进行检测。要根据管架的钢结构腐蚀程度开展检测工作，对其耐久性进行判断和分析。

工程现场的检测结果为，原有的钢管架存在着建造年限比较短，因是干燥地区而且维护也相对到位，其钢材的强度能够达到原设计的要求，并没有较为明显的腐蚀以及锈蚀的现象。在基础与地基的处理情况和原设计是相符的。

2.2开展增层的加固设计

首先，应对荷载进行设计，其基本的风压应在0.40kN/m2；抗震设防的烈度应控制在7度，所设计的基本地震的加速度值应在0.15g左右；其原有的管道荷载为10kN/m；其新增的管道的荷载应在3kN/m，而且新增的电缆荷载也要控制在4kN/m。

其次，整体的设计方案。在计算假定当中，其原有的管架是以独立式的支架系统为主的，而两腿支架是活动支架形象，对于管道的径向，也就是横向的平面内要根据刚接框架进行计算，而管道的轴向要根据柱脚嵌固地悬臂柱形式进行计算。其四腿支架是固定的支架环节，对于管道的径向应根据具有铰接斜杆地刚接框架开展计算工作，而对于管道的轴向，也就是纵向的平面外要根据铰接杆件的形式进行计算。

对于实际的加固改造工作以后，会增加桁架，而且系统也会变成管廊式的支架形式，其原活动的支架是在管道的径向根据刚接框架进行计算的，而管道轴向是以两端铰接构件进行计算的。而且原固定的支架在其管道径向是根据刚接框架来计算，在管道的轴向是以两端铰接构件来进行计算的。针对新增地桁架是通过两端简支在支架柱静定桁架进行计算的，其管道的荷载以及电缆荷载和桁架风荷载等，主要以两榀桁架上下弦杆以及上下弦水平的支撑形式所建立的水平的桁架承担形式。另外，对于管道的支架计算的单元来说，其原独立形式的支架纵向计算单元中，长度是运用管道的补偿器间距离为基础，在改造后的纵向计算单元中，运用结构的变形缝间距离。而因原有的管架柱布置情况进行分析，大约是取60米为一个纵向的计算单元为重点。

再次，在设计工作中应注意的事项。要针对原有的钢支架的检测结论进行分析，其钢材的强度要满足其原有的设计需求，应明确其是否有明显的腐蚀现象，也要考虑到原有的支架已经运用了7年以上的实际，而且在加固中引发地不利变形以及损伤等，对于设计中宜考虑的正应力不高于0.9，要预留一定地安全储备等。另外，该地区的抗震设防烈度是7度，而管道滑动方向不进行相应的抗震验算，可是却要保障其满足相应地抗震构造的措施需求。对于钢支架柱的长细比的限值来说，其固定支架应控制在＜150，而活动的支架也应控制在＜200。其钢支架的板件宽厚比的限值，对于工字型的截面翼缘的外伸要控制在＜13，而圆或是方的管外径与壁厚比应＜60。

最后，具体的加固方案。针对基础环节来说，其方案在制定中，新增地桁架以两端简支在支架柱静定的桁架进行计算，其基础所增加的以竖向受力为主。因新加管道与电缆荷载都小，通过核算其原有基础能够满足相应的受力要求，不用开展加固工作。针对柱子部分来说，要结合原有的图纸、现场的检测以及新增荷载的情况等，针对管架柱开展复核核算等工作。针对基础到桁架下弦地5米范围之内，钢柱构件的强度是不能满足其要求的，应开展相应加固工作。其加固的方案应运用加强原有钢柱截面的形式为主。针对钢柱加固的部分应满足：在加固后应满足结构地承载能力的要求；在施工中应简单易行；而且加固的方法应不会对原结构带来较大的损伤和问题。针对以上内容应制定更为合理地加固策略，其施工应较为简单，而且增加地补强钢板应与原有钢柱进行可靠的协同工作，由此降低焊接中对翼缘带来的损伤，在加固后呈现的箱型截面应约束翼缘的变形，防止柱出现弯扭破坏的问题。

2.3施工注意事项。

首先，桁架在施工前要针对现场的支架间距离进行分析，其支架柱断面如果和实际的距离与设计图间存在不符的表现时，要对其桁架有关尺寸开展有效地调整等工作。其次，其支架柱加固间，要对原柱开展防腐处理，之后再开展补强加固施工，之后再开展总体防腐处理工作。最后，对于后补强钢板、原支架柱及劲板和梁的焊缝应以满焊为主，要确保进行无漏缝出现，由此杜绝因外部害气体渗透到柱内带来腐蚀与影响。

3结束语：

项目针对老管架加固后的增层改造进行全面分析，与新建管网方案相比较为简单，也能节约地基的处理、基础和新增管架等施工费用。在设计中要注重原有和新增管网间受力特点，根据实际情况制定完善的加固和设计方案，由此为老厂管网系统的改造工作提供保障。

参考文献：

[1]张鹏.有色金属冶炼厂钢结构综合管网的改造设计[J].中国有色冶金,2017(4):12-13.

[2]蒿云,鲍蒙,李晓倩.金属冶炼厂综合管网设计探讨[J].世界有色金属,2018,No.497(05):23-24.