工业厂房管线综合支架设计

工业厂房管线综合支架设计

曹锦玉李丹

西安航天神舟建筑设计院有限公司，陕西 西安710000

摘要：随着工业改革进程的不断加快，工业厂房建设逐渐向现代化、电气化、智能化方向发展，为保障工业厂房能够满足正常的工业生产任务，厂房管线逐渐增多，工业厂房综合管线支架的设计逐渐成为厂房设计的重要内容。基于工业厂房需要敷设大量的管道、线缆等设施，设计时应当采取科学有效的排布方法与支撑固定措施，避免管线在后期发生掉落和损坏问题。本文就工业厂房管线综合支架设计，展开了详细分析和深度探索，以期与相关行业内人士分享及交流。

关键词：工业厂房；管线设施；综合支架；设计应用

引言：所谓综合支架是一种用于支撑、固定各种管道、构件和设备的专用装置，一般采用钢结构支架，广泛用于工业厂房的建设。常见的综合支架主要由横向承重支架、纵向连系梁、竖向支撑或悬挂架等部分组成，工业厂房使用的综合支架往往考虑承重力、安装便捷性与稳定性，只有满足这些条件才能保障管线安装要求，才能显著提升工业厂房的综合效益。现代化工业厂房建设应当加大对综合支架的应用力度，避免各专业管架独立设置造成安装凌乱，造价浪费。这就需要设计师明确综合支架设计原则、熟悉综合支架特点和功能，以此保障工业厂房管线综合支架设计效果。

一、传统管线支架存在的弊端

传统的工业厂房管线支架设计存在诸多问题，主要表现在以下方面：第一，支架材料多选择角钢材质的三角形支架，虽然该种支架具备良好的稳定性和支撑力，但是功能相对单一和局限，随着工业厂房管线数量和种类的增加，该种支架数量也会随之增加，不仅会导致管线支架建设成本增加，还会占用大量的厂房空间，以及造成工业厂房内部环境杂乱的局面[1]。第二，传统管线支架缺乏美观性，不符合现代化工业厂房建设的标准，而且由于缺乏对管线的统一规划和管理，主线、支线布置位置容易发生冲突或侵占问题，这会严重影响管线运行的质量和效率，甚至会引发严重的安全事故。第三，传统管线支架基本上是水、暖、电、动力、工艺等各专业管线各自独立安装，各专业不能统筹协调布置，造成了管线支架大量重复浪费，空间浪费严重，安装凌乱，影响室内空间的使用。

二、工业厂房综合支架的功能特点

管线支架的主要功能是支撑管线，防止因重力、热膨胀、冷缩、振动或地震等因素引起的位移和变形。良好的支架设计可以减少管道应力，延长管道寿命，降低维护成本，并提高整个管线系统的安全性和可靠性。

在工业厂房中，管线支架的作用不可小觑。一个科学合理的支架系统可以有效防止管线事故的发生，如管线破裂、泄漏等，这些事故可能导致生产中断、环境污染甚至人员伤害。从经济角度来看，适当的支架设计可以减少初期投资和长期运营成本。从安全角度考虑，它能够保障工人的生产安全和厂房的运营安全。

统筹部署功能。工业厂房需要敷设的管道和线缆种类多样且复杂，传统支架容易导致各类管线位置和状态冲突，而综合支架具备一定的统筹部署功能，可以有效协调主线和支线、管道和线缆的关系，这对提高工业厂房的规范化效果显著。

三、工业厂房综合支架的设计原则

首先，工业厂房管线综合支架需满足承载力验算要求，综合支架及其连接节点应满足其设计荷载、作用下的合理承载力，确保结构使用的安全性。其次，综合支架的设计应满足正常使用要求，支架不能产生过大的、影响正常使用的变形，否则将不能满足管线安装要求。此外，工业厂房综合支架在满足承载力和正常使用要求的基础上应尽量保证经济性，考虑施工的便利性和管线安装的适宜性。

四、工业厂房综合支架的设计应用

管线综合支架在工业厂房建设中的设计应用，需要考虑多方面的因素、要求和标准，具体而言：

其一，综合支架设计应充分考虑水平荷载、竖向荷载与地震力的影响。水平荷载主要包括不平衡内压力、管道补偿器的反弹力及温度荷载等。竖向荷载包括各类管线的重量、综合支架的自重、管道内输送介质的重量等。只有精准计算来自各个方向的荷载，才能保障综合支架设计的承载力符合管线要求，管线相关荷载一般由相关专业提供；

其二，工业厂房空间有限，加之各类机械设备和电气设备较多，管线综合支架设计应选择合理的位置，尽量将各专业管线综合布设，避免出现管线支架零散重复设置；

其三，综合支架长期处于受力状态，而且需要面对复杂多变的环境，诸如潮湿、高温、寒冷的环境，该种情况下极易导致综合支架性能下降，出现锈蚀、金属疲劳、断裂等问题，这就需要对管线支架在使用期间进行定期维护，以此提升综合支架的稳定性和延长综合支架的使用寿命。

其四，管架设计需要重视挠度控制，不能发生过大的挠度影响使用，在设计中也应该预计管道安装的灵活调整，考虑活荷载的不利布置。

其五，管线支架的结构形式与布局对于确保整个管道系统的稳定性和安全性至关重要。常见的结构形式包括梁式、桁架式、框架式等。梁式结构简单、直观，适用于跨度不大的情况；桁架式结构能有效分散荷载，适合于大跨度的场合；框架式结构则提供了较高的刚性和稳定性。在布局设计时，需考虑管线走向、支点位置以及与其他设施的空间关系，确保管线支架的布局既合理又经济。

其六，节点是管线支架系统中各个构件相互连接的部位，其设计的好坏直接影响到整个支架系统的稳定性和安全性。节点设计需确保足够的强度和刚度，同时考虑到制作和安装的便利性。节点的类型包括焊接节点、螺栓连接节点、铆接节点等。设计时要综合考虑受力情况、材料特性、施工技术以及成本等因素。

其七，标准化与模块化设计是提高管线支架设计效率和质量的重要手段。标准化可以通过统一设计参数、材料规格和制造工艺来降低成本和简化施工过程。模块化设计则允许预制和现场快速组装，不仅缩短了施工周期，还提高了施工精度和工程质量。此外，标准化与模块化设计还有助于未来的扩展和维护工作。因此，在管线支架设计中应尽可能采用标准化和模块化的方法。

结语：综上所述，现代化工业厂房管线综合支架设计，直接影响工业生产活动的开展质量和效率，综合管架设计日渐重要。准确的荷载计算是设计安全可靠管线支架的基础，其中包括对永久荷载、可变荷载以及特殊荷载（风荷载、雪荷载、地震荷载和温度荷载）的综合评估。结构设计方面，本文强调了结构形式与布局的重要性，并提倡采用标准化与模块化设计以提高工程效率和质量。上文主要从工业厂房管线综合支架功能、设计原则、设计应用三个方向作出了全面分析，希望能对现代化工业厂房综合管架设计有所帮助。

参考文献：

[1]龚哲,王发玲,兰迪等. 综合管廊内型钢电缆支架火灾承载力研究 [J]. 工业建筑, 2023, 53 (S2): 303-306+275.

[2]王金辉. 数据中心机房综合管线支架设置方案比选 [J]. 工程质量, 2023, 41 (10): 107-110.