一种新的管廊结构设计方法

苑 锋

(山东莱克工程设计有限公司，山东 东营 257000)

一种新的管廊结构设计方法

苑 锋

(山东莱克工程设计有限公司，山东 东营 257000)

结合管廊的结构特点和门式刚架的结构设计理念，将门式刚架的结构设计理念引入到管廊的结构设计中。与管廊传统的框架结构设计理念相比，门式刚架的结构设计理念使管廊结构的节点连接更简单，更便于现场施工。

管廊结构，门式刚架，框架结构

1 传统的管廊设计方法

管廊，即管道的走廊，工业站场中将很多管道集中在一起，在空中用支架撑起形成和走廊类似的一种结构，如图1，图2所示。在工业站场设计中，由于各种管线的架空需求，管廊的设计越来越多，工业管廊长度一般在几十米至几百米，支撑着站场中重要的工业管线，在结构设计中尤为重要。

管廊的传统设计方法是采用框架结构设计理念，把整个管廊简化成整体的钢框架模型，所有节点采用刚接方式，柱脚采用固接方式。根据多年来管廊的设计经验及施工现场的反馈，管廊传统的设计方法得到的成果在工程施工中存在以下难点：

1)梁、柱节点采用刚接方式造成节点连接复杂，螺栓数量多，安装困难，如图3所示。2)柱脚采用固接方式，螺栓数量过多，安装困难，如图4所示，且计算得到的基础尺寸过大造成基础碰撞问题。

随着管廊在工业站场中不断推广，传统管廊设计方法的缺陷越来越凸显，为了使管廊的设计成果能便于施工，现对原有管廊设计方法进行改进。

2 管廊的门式刚架设计理念

门式刚架的结构特点：每榀横向刚架是由横梁、柱和基础组成，柱与横梁刚接，与基础铰接，横向刚架承担横向水平力、纵向支座推力和竖向力。每榀横向刚架再通过纵向杆架连接成整体，纵向杆件用于传递纵向支座推力，纵向杆件最终将纵向支座推力通过柱间支撑传递到基础。

管廊的结构特点是宽度一般是几米，长度一般几十米至几百米，沿着长度方向由数榀刚架排列而成，这种布置形式和门式刚架的结构模型很相似，从而将门式刚架的结构设计理念引入到管廊设计中来。结构模型简化如图5所示，横向刚架采用门式刚架结构体系来承受管线竖向力、纵向支座推力及横向风荷载，柱脚采用铰接方式，柱上部与钢梁采用刚接方式，管廊纵向通过纵向钢梁将每榀横向刚架通过铰接方式连接，纵向设柱间支撑将管线的纵向支座推力传递给基础。

具体设计步骤如下：

1)横向刚架设计：

横向刚架采用门式刚架结构体系，柱脚采用铰接方式。横向刚架承受管线的竖向力、沿管廊纵向的支座推力、沿管线横向的风荷载，如图6所示。

2)纵向钢梁设计：

管廊纵向钢梁采用简支梁结构模型，承受沿管廊纵向的支座推力，如图7所示。

3)柱间支撑设计：

柱间支撑与两侧柱形成稳定结构体系，将管廊沿纵向叠加的支座推力传递给基础，如图8所示。

4)基础计算：

横向刚架采用门式刚架结构体系，柱脚采用铰接方式。柱脚形式如图9所示。

3 新方法与传统方法的对比

将门式刚架的结构理念引入到管廊设计中，对同一项目的设计成果进行比较，对比如图10，图11所示。

通过对比可以看出，新的设计方法得到的梁、柱节点和柱脚节点螺栓数量明显较少、柱脚节点板尺寸也明显减小，节点连接更加简单，便于施工。

4 结语

本文将门式刚架的结构理念引入到管廊的设计中，对管廊新的设计方法进行了阐述，并将新设计方法的设计成果与传统设计方法的设计成果进行比较，经过比较可以看出，新的设计方法能使管廊的连接节点更加简单，更便于施工，解决管廊施工困难的问题。

[1] GB 51022—2015，门式刚架轻型房屋钢结构技术规范[S].

[2] GB 51019—2014，钢结构设计规范[S].

[3] DB 50017—2003，化工工程管架、管墩设计规范[S].

Abstract: Combining with the structural features of the pipe gallery and structural design idea for the portal frames, the paper leads the structural design of the portal frame into the design of the pipe gallery, and indicates the structural design of the portal frame can make the joint connection of the pipe gallery easier and it makes the site construction more convenient by comparing with the traditional framework structure design.

Keywords: pipe gallery, portal frame, framework

Ondesignmethodsfornewpipegallery

YuanFeng

(ShandongLaikeEngineeringDesignCo.,Ltd,Dongying257000,China)

1009-6825(2017)25-0051-02

TU318

A

2017-06-25

苑 锋(1983- )，男，工程师