摘要：所谓管廊结构，是指由横向管架、纵向桁架或纵梁等结构架构出的空间体系具有支撑管道的作用。在我国目前的化工厂中，普遍都有管廊结构设计的应用。本文的内容就是关于化工厂管廊结构设计要点的分析和探究，保证管廊结构设计的优化、合理。
关键词：化工厂管廊；结构设计
目前，我国的化工厂中普遍采用的是钢结构管廊，这种管廊在施工、安装等方面具有方便，可靠的优点，因此，管廊结构设计在化工厂的安全生产中扮演着不可忽视的重要角色。本文主要针对的就是化工厂钢结构管廊的设计与分析。
1、化工厂管廊结构设计布置原则
保证管廊结构的稳定、可靠和高效，需要在管廊结构设计和布置中遵循基本的原则，具体包括：
1.1管廊的布置原则。管廊的布置中最好能连接尽可能多的工序和设备，管廊布置中要在众多装置中间取适当的位置，与设备或装置的较长边缘平行安装管廊，这样可以减小管廊与两边设备的距离，进而减少管廊的长度，不仅减小了管廊的占地面积，还节约了管廊的安装费用和材料支出。
1.2 管廊的横向设置。在管廊的横向设置中，根据实际管道支撑的跨距和相关需求，必须在横向管架间设置框架横梁和中间横梁。
1.3 钢结构管廊的伸缩缝间距。钢结构管廊的伸缩缝间距要适宜，通常情况下要最大不超过120m。需要注意的是，在大中型管廊中，符合计算纵向地震条件的管廊或管廊中应力管线水平力较大时，要根据实际情况减小缩缝的间距，否则固定管架的纵向水平力过大，会导致管架柱截面或是管架基础尺寸设计不合理等问题。
1.4 管廊柱间支撑的布置原则。一方面，管廊柱间支撑位置和固定管架的位置要一致，二者相结合可以节约占地和投资；另一方面，固定管架的的柱间支撑要根据管道补偿器平面整体布置相适应，管道补偿器平面整体布置整齐统一时，温度区段的设置要与其一致；管道补偿器平面整体布置比较复杂时，需要按照固定管架的实际布置情况，对温度区段进行适当的划分，在不同温度区段的交接处周围设置纵向柱间支撑。如果固定管架设置得比较分散或比较复杂，也需要划分温度区段，然后，将纵向柱间支撑设置在各个温度区段的中点附近。
1.5 确定管架的高度。在确定管架高度时，需要根据管架的安装位置，制定不同的设置高度，避免其它的生产活动或行为影响管架的安全和稳定运行。在行人较多的区域，管架结构最好是中间管架，管架结构的最下缘与地面的净距离要高于2.2米；当管架需要跨越道路时，管架结构下缘和厂区路面中心的净距离最小值也要高于5米，管廊结构装置内的检修道路和消防道路要大于4米。管架需要跨越铁路时，轨顶至桁架下缘和可燃液体的管道要大于5米，对其它管道不应小于 4.5米。
2、化工厂管廊结构设计
管廊设计中的重难点是在计算管架基础标高及管廊荷载的基础上，对桁架高度进行适度的选取和控制。
2.1基础标高
基础标高是由厂区的实际地形决定的，地形地势的高低、厂区坡度的大小，都会形成整个厂区地坪标高的差异。然而在实际的化工厂建设中，在同一管廊结构的温度区段中，内部地坪标高差要保持在0.5-2米以内。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这样一来，就需要确定具体的地坪标高，并对不符合要求的区域的管架架设进行改造和调整。
通常这种情况下，确定基础标高有两种方式：（1）在一个温度区段内部选择一个合适的范围，一般不大于25米，如果要保证这一范围内的基础顶标高度相同，则基础相对地面高度就不一致，而保持上端钢柱高度相同，则需要调整混凝土基础顶标高；
（2）在全厂范围内，基础顶标高不一致，但是下部分的基础埋深一致，需要调节的是上部分管廊钢柱的高度，从而达到整体管廊的基础标高一致。比较两者的处理方式，前者钢柱材料更为标准化、工序更为简单、施工难度更低、更加经济实惠。
2.2管道荷载
2.2.1垂直荷载
管廊垂直荷载的计算结果直接影响到管廊主、次梁的截面尺寸，同时为了保证主、次梁的跨距及主框架梁的计算可行性和安全性，在小管径管道的跨距远小于柱间支撑的间距时，要在管道跨距适当位置增加横梁，保证管道的支撑强度。通常在DN500以上的液体管道，要考虑集中荷载，并使用均布荷载对管廊进行结构设计，同时还要充分考虑到管道材质、管径、介质及压力的影响，从而导致管道跨距不同这一问题。
2. 2. 2 水平荷载
管廊在管道作用下会产生纵向水平的推力和摩擦力，水平推力通过横梁、纵梁、柱间支撑再传递到基础，这时横梁成为了双向受力弯曲的构件，同时需要注意的是，在计算时也要考虑到不同管道间的相互作用力。
2. 2. 3 荷载分项系数
管道内输送的物质主要是气体和液体，在设计过程中，载荷分项系数计算仍然有一个大体的范围，具体如下：计算液体管道内的介质重量需要依据恒荷载输入，操作合理的情况下，荷载分项系数分别是：恒荷载为1.2；活荷载为1.3；横向风荷载为 1.4。气体管道需要额外考虑到管线的试压，在充水试验中荷载的分项系数：恒荷载为1.2；试压冲水荷载为1.1；横向风荷载为1.4。
2.3桁架高度
在管道荷载分布平均、管线布置较为整齐、跨度大体相当的情况下，能够通过横向和纵向的平面模型进行简化计算。在确定管廊高度时，首先要确保梁底或桁架底符合以下原则。在设置双层或多层管廊时，管廊间每层的间距通常约是1.2~2.5米，具体参数取决于管廊上应用最多的管线直径。在管廊需要横穿道路时，管廊装置内部的检修通道宽度要在5米以上，其中横穿的道路要是工厂的主干道，内部的检修通道的宽度要大于6米，管廊跨越铁路时也要大于6米；管廊下方的检修通道也要大于5米。如果管廊架设了桁架，计算时要把桁架底标高作为标准，参考管廊底层管底标高，按照实际情况调整管廊净距离。当两管廊相交并且形成直角时，高差最好在0.5-0.8米这一范围内，当然，大型装置可根据实际需要将高差扩大到1.2米。管廊高度在沿厂区边缘或禁止行人通过的区域，可采用管墩铺设的方式，管墩高度最好在0.2-0.7米之间。
结语：
综上所述，可以看出在化工厂的日常生产中，管廊结构基本串联着每一台设备、每一道工序，因此，必须要保证管廊结构专业合理的设计、稳定可靠的安装。同时，相关从业者和研究人员也要始终关注和研究这一领域，优化管廊结构设计方案，提高管廊结构设计水平，提高化工厂安全生产的工作效率，增加化工厂的经济效益。
参考文献
[1]李俊杰.化工厂房的建筑结构设计特点[J].天津化工，2013，05：50-51.
[2]国家石油和化学工业局.HG/T 20670-2000（2000年），化工、石油化工管架、管墩设计规定[S].
论文作者:张强
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第33期
论文发表时间:2019/3/7
标签：荷载论文; 标高论文; 管道论文; 化工厂论文; 结构设计论文; 桁架论文; 区段论文; 《建筑学研究前沿》2018年第33期论文;