管線綜合支吊架的設計計算與施工

   管線綜合支吊架是在安裝工程中將給排水、暖通、電氣、消防等各專業的支吊架綜合在一起，統籌規劃設計，整合成一個統一的支吊架系統，有利于節約成本、加快施工進度、提高觀感質量，并限度的節省空間。

01 管線綜合支吊架優勢

給排水系統、空調水系統、空調風系統、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支吊架形式，不僅減少了支吊架的數量，而且使管線走線更清晰，明朗，觀感、質量均大大提高。在滿足各種管線布置的前提下，有效地控制整體占用空間。

支吊架設計時，考慮所有被支吊物應力時的極限疊加，而實際受力遠小于此，例如水平力同時達到相同方向的值等。經過荷載計算，保證了綜合支吊架的強度，相對于傳統支吊架做法更安全可靠。

支吊架的減少，減少了建材用量，節約了成本。節約了資源，減少了現場加工的人工及材料加工時產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、消防等所有專業進行深化設計，利用BIM等工具優化布局，對各專業管線進行綜合布置。根據管線綜合布置的結果，制定出支吊架初步方案。根據方案計算間距、過載重量，再通過計算結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。最后根據策劃確定的方案及大樣圖下料、制作、安裝。

① 結合現場深化設計

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② 對各專業管線進行綜合布置

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③ 確定支架間距及過載計算

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④ 計算支吊架尺寸及選材

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⑤ 設計綜合支吊架方案及大樣圖

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⑥ 支吊架材料準備及加工制作

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⑦ 支吊架安裝

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⑧ 支吊架的校正及檢查試驗

結合現場深化設計

首先明確設計及規范要求，結合現場熟悉圖紙。

對各專業管線進行綜合布置

1. 工程管線綜合布置原則

1）大管優先。由于大截面、大直徑的管道，如空調通風管道、排水管道、冷卻水管道、排煙管道等占據的空間較大。在平面圖中先作布置。

2）強弱電分設。由于弱電線路如電信、有線電視、計算機網絡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敷設在同一個電纜槽內。

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. 綜合考慮各專業特性

1）綜合支吊架施工技術的關鍵是熟悉各專業管線的特性，有壓管道、橋架走向相對不受限制，只要適當考慮節約即可，而對于排水、空調冷凝水等無壓管道，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、隔熱墊的設置高度。

3）風道空間占用，可以考慮在支吊架上設二層支吊架把風道架高的辦法，這樣風道下面還可以有走管線的空間。

4）了解各專業管線的支吊架設置要求，確定合理的支吊架布置間距、形式、材質及規格型號。

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

根據初步確定布置情況現場核實方案的可行性，依據具體墻體設置情況，頂部梁板分布情況，結合盤管、風機等設備的位置情況，進行方案的調整，確定支吊架形式、材質，型號的規格，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）設備、風道、電纜橋架、各類管道自重

設備、風道自重參照設備出廠合格證及檢測報告具體數據；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按照國家標準《低壓流體輸送用焊接鋼管》的普通鋼管，管徑DN200～DN500按照國家標準《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按照國家標準《給水用硬聚氯乙烯管材》的管重計算。

2）安裝過載計算

設備按動載承重計算；風道按風道自重計算；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：按設計管架間距內的管道自重、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），當管架中有閥門時，在閥門段應采取加強措施。

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）設計荷載

垂直荷載：考慮制造、安裝等因素，采用管架間距的標準荷載乘1.35的荷載分項系數。

水平荷載：按垂直荷載的0.3倍計算。

地震荷載：按地震設防烈度≤8度計算地震作用。不考慮風荷載。

計算支吊架尺寸及選材

1. 吊桿

吊桿按軸心受拉構件計算，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GB/T 17116.3。吊桿使用荷載見下表。

An-吊桿凈截面積（mm2）

N-吊桿拉力設計值（N）

f-鋼材強度設計值（N/mm2）

吊桿使用荷載

2. 橫梁

1）橫梁抗彎強度計算

rx、ry-截面塑性發展系數

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-鋼材的抗剪強度設計值（N/mm2）

3. 連接計算

焊接連接及螺栓連接按鋼結構設計規范的有關公式，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件長細比的規定

受彎梁繞度不宜大于L/200（L為受彎構件的跨度，對懸臂梁和伸臂梁為懸伸長度的二倍）。受壓構件的允許長細比不宜超過120。

5. 選材要求

1）本設計如無特殊標明，均按重量計算設計。在滿足5.2.3的條件下，可直接使用本設計。有防震要求時，應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、橫擔和管卡四部分組成，可根據需要進行組合選用，同時還應注意，吊架根部的吊桿直徑必須與各吊架橫擔的吊桿直徑相同。

3）本設計僅考慮支吊架本身的強度與變形。當管徑較大時，有關支吊架對于梁、板、柱、鋼架等結構強度的影響，須經結構專業設計人員驗算。

4）支吊架所使用的標準件應為專業廠家生產，自行制作的管架所用的鋼材應采用Q235B鋼，制作時，鉆孔不得使用氣割，電焊條采用E4300～E4313號。

設計綜合支吊架方案及大樣圖

綜合支吊架大樣圖，施工時可根據不同的現場施工情況和用途進行自主調整和變更。

支吊架材料準備及加工制作

1. 鋼材的除銹與防腐

鋼材進場經監理驗收后，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，將其與原來預留的支吊架預埋鐵件進行焊接，使它們連接牢固。支吊架上部應與預埋件平齊，不得超出或低于預埋件，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，根據電纜橋架、風管、水管的設計施工圖紙，結合施工現場實際情況；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。

2. 吊梁的安裝

將各種不同用途的吊梁，按照設計方案的要求，安裝在不同的標高上。支、吊、托架所用的角鋼、槽鋼開口朝向應一致。

支吊架的校正及檢查試驗

1. 綜合支吊架的校正

每個區域的綜合支吊架安裝完成后，采用水準儀和經緯儀對綜合支吊架的吊桿和吊梁進行調正、調平。

2. 過載試驗

使用承重物懸掛于支吊架上，荷載為設備、風道、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。試驗結果應預埋件牢固、吊架根部焊接嚴密、支吊架未變形為合格。