基于跨越结构的流体管道变形部位施工技术研究

庞华贤 安海军 张志宝

中核新能核工业工程有限责任公司

基于跨越结构的流体管道变形部位施工技术研究

庞华贤 安海军 张志宝

中核新能核工业工程有限责任公司

近年来，我国地震灾害频发，使人们对建筑物的抗震防震性能给予了密切关注，尤其是车站、机场等重要基础设施处安置的水电应急保障系统自身的抗震能力直接决定了其所在地人们的生命财产安全。基于此，本文以跨越结构流体管道变形部位的相关施工技术作为主要研究内容，结合具体工程实例，对跨越结构流体管道变形部位的施工技术展开了深入研究，旨在为提高跨越结构流体管道的抗震性提供有价值的参考意见。

跨越结构；流体管道变形部位；施工技术

目前，我国建筑结构安全的有关规范中对各类基础设施的抗震要求作出了明确说明，但对于建筑物内部机电管线等相关设施的抗震技术的研究则相对较少，而作为建筑物抗震防震技术的重要组成部分，跨结构流体管道形变部位的施工技术直接影响着建筑物的抗震防震效果。在此背景下，加强对块结构流体管道变形部位施工技术的研究，进而确保建筑物抗震防震能力的提升，已成为当前建筑及相关领域工作人员需要着重开展的关键工作。

1 工程概况

云南省X机场是我国大型的枢纽机场，同时，也是国家重点工程之一，机场航站的东西向和南北向长度分别为1120m和850m，整个机场由南侧主楼、东西两翼指廊以及中央指廊与北侧Y型指廊共同构成，其中，主楼地上、地下各3层，机场建筑面积约为54.79万m2。整个航站楼处于云南省地震带边缘区域的，有多条断层穿过机场，为降低地震影响，航站楼核心处全部采用减震、隔震措施，其与非隔震区域间设有抗震缝，抗震缝宽度约为800m，允许的变形位移量上限为400mm，从而增加了机电管线穿越该变形部位的施工难度。

2 安装条件确认与管道的综合排布

对管道安装条件和综合排布情况进行分析，是确保跨越结构流体管道变形部位施工质量的基础和前提。在安装条件的确认方面，首先，设计人员应结合工程的实际情况对给定跨越结构变形部位流体管道的最大位移量进行设计，其次，在对现场所完成的具体建筑结构情况予以详细考察和测量的基础上，对整个结构变形部位对应的管道位置、管道间距进行检查，判断其是否与设计图纸的相关内容一致。在管道的综合排布方面，施工人员应以该结构抗变形单元的实际需要对流体管道进行布置，确保管道在布置过程中尽可能不跨越抗震缝等结构变形部位。同时，在保持所排布的管道均匀分散的基础上，对建筑附着物较少的区域予以充分利用，对于变形位移量相对较小的管道，则置于结构下部，并加强对管道的固定。需要说明的是，在管道综合排布过程中，结构变形处管道的间距应大于或等于航站楼内管道抗结构变形最大的位移量。

3 跨越结构变形部位流体管道的连接方式

3.1 抗变形产品的选择

抗变形产品的选择主要包括两方面：(1)金属软管的选择。在选择金属软管时，应确保所选产品为管径在DN200以内或与DN200相等的常温流体管道，而在结构空间允许的前提下，金属软管的管径应小于或等于规格为DN150的非常温流体管道；(2)补偿器的选择。补偿器的选择应遵循以下几方面条件：①当管道的安装空间较小且难以安置较长的金属软管时，应结合具体安装长度、结构设计位移量和相关产品参数对合适的万向型补偿器予以正确选择；②若将补偿器应用于结构变形部位，应尽可能选取铰链型或万向型补偿器，即在固定支架和万向型补偿器间以及主干道处，均应将相应的铰链补偿器予以设置，从而对管道在主运动平面内的变形位移进行补偿；③当主干管分支部分位于结构变形部位时，应将固定支架设置于主干管分路处，并将万向补偿器跟设置与固定支架和干管分支处间，同时，还应确保所安装的补偿器和金属软管的材质应与整个管道系统的介质、压力和温度的要求向吻合，提高补偿器与金属软管对整个管道系统的适应性。

3.2 管道连接方式

对于本文所研究的工程，当设计结构的变形位移s满足40mm≤s≤400mm时，根据建筑空间，管道以金属软管与补偿器将跨越结构的变形部位予以相连，采用的连接方式如图1所示。由图1可知，管道在跨越结构变形部位的连接为“几字形”连接方式，其中，主干管以固定支架、固定吊架相连，结构缝处的软管则以两侧的弹性吊架相连，从而确保其抗震性能的提升。

图1 跨越结构变形部位流体管道的“几字形”连接

4 变形部位管道支吊架的选配与管道安装

4.1 支吊架选配

支吊架的选配主要包括两方面，首先，是弹性吊架的配置。弹性吊架应设置在抗变形柔性段金属软管的连接弯头处，其相关构件主要包括了弹簧减震器、末端抱箍管卡以及柔性连接段，需要说明的是，弹簧减振器除应满足管道承重需求外，还应保有超过抗震变位量的拉伸余量，从而确保地震灾害发生时，能够以多余过的拉伸长度降低隔震与非隔震区所受震动的影响。弹性吊架在选取过程中，应以流体管道的具体承重为原则予以选取，通过将地震时动荷载的影响予以充分考虑，从而准确选取满足承重需求的弹性吊架。弹性吊架承重N的计算公式如下：N=1.5[m+g+w]，其中，m为跨结构出金属软管的总重量，g表示法兰弯头组件的重量，w表示管内水重。其次，是固定支架的配置。由图1可知，固定支架应安装在跨结构变形部位两侧的第一道梁处，若在整个设计过程中，抗变形柔性段两侧的固定支架无具体设计要求，在管路排布与结构设计的审核通过后，便标志着深化设计顺利完成。对于非常温水管道而言，更适合在固定支架的外侧设置相应的内外压平衡型波纹补偿器，确保流体管路各处压力均衡。

4.2 管道安装

管道安装主要包括两方面内容，分别为室内管道的安装和室外管道的安装。首先，是室内管道的安装。跨结构变形部位的室内流体管道安装应确保金属软管在大于最小弯曲半径的状态下弯曲，并先对固定法兰侧进行安装，而后，再将活套法兰侧同相应的配管进行连接，防止金属软管发生麻花状扭曲变形。在安装过程中，除了需要确保金属软管、标段和代码标识与安装部位的一致性外，还应对软管本身及其补偿器内外波谷处的污物进行及时清理，从而降低管道安装误差，实现对管道与定位、大小与方向的准确判断。其次，是室外管道的安装。对于有压管道而言，其在进出楼段抗变形柔性段处应设置在相应的井室内，而井室则应与结构外腔体的防水层紧贴设置。此外，还需说明的是，设置过程中，管道和构筑物间的预留空间应与结构变形位移量相等或超出，并以刚性连接的方式对井室结构和配盘进行安装。对于无压管道而言，其进出楼应采用浇筑、砌筑抗震管沟进行铺设，并在抗震管沟内部填满细砂，将盖板置于其上，提高管道的密封性和抗震性。

结论：

本文以云南省X机场的跨结构流体管道变形部位的施工技术作为主要研究内容，通过对工程概况进行分析，在确认安装条件和管道综合排布方式的基础上，分别对该机场航站楼跨越机构变形部位流体管道的连接与安装方式以及支吊架的选配方法作出了系统探究。研究结果表明，对跨越结构变形部位流体管道的科学连接和安装对于提高建筑结构的抗震性和稳定性具有重要的作用和意义。

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