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摘要：金属冶炼中装置安装工程管网设计安装条件比较苛刻，工程施工相对复杂，现场施工设计人员必须要具备丰富的专业知识，在工艺设计之中要能够了解各部分施工要点，结合现场的具体情况，合理的选择管网材料，保证整个管网安装质量。基于此，本文主要对有色金属冶炼厂钢结构综合管网的改造设计进行分析探讨。
关键词：有色金属冶炼厂；钢结构；综合管网；改造设计
1、前言
近些年随着有色行业的深入发展，有色金属冶炼厂的改造项目迅速增多。这些改造项目需要大量增加工艺管道、水管、电缆，而原厂区的管网不能满足需求，并且受场地空间的限制难以新建管网。如果拆除原有管网进行重建，施工周期较长，会导致工厂暂时停产，经济损失较大。而利用原钢结构管网进行加固改造，既能保证生产的持续进行，又减少了建设费用。
2、管网材料及等级分界概述
对金属冶炼装置官网设计来说，最为重要的是选择科学合理的官网材料，特别是在目前P＆ID的标准下，要求需要依据金属冶炼装置的温度、压力等指标来确定最为合理的官网材料等级，根据具体情况来说，金属冶炼装置官网设计中选择材料的等级一般可以依照以下相关原则：装置材质要求不同但是压力等级相同的官网设计，要求依据压力参数来确定官网材料的标准，比如说垫片的压力标准较低，那就选择一些等级较低的官网材料。装置材质要求其相同并且要求相同，但是压力等级不同的官网设计的情况。要求根据较高标准的压力参数，进而都可以使用较好等级的官网材料。装置材质要求同压力分级都不同的官网设计情形，那么就要求应用分类采取不同等级的材质来施工。
3、有色金属冶炼厂钢结构综合管网的改造设计
3.1工程概况
某冶炼厂区管网的B线区段于2009年建成，全长190m。原管网为两腿或四腿的独立式管架，高度12m，跨度均为21m左右，用于支撑一根直径3m的硫酸烟气管道。其为独立基础，埋深一3m，原地基做了灰土挤密桩复合地基处理，承载力特征值200kPa。原管架布置图见图1。
3.2改造设计
3.2.1现场检测和鉴定
设计之前，对原有管架进行检测和可靠性鉴定，为加固处理和设计提供可靠依据。检测的内容主要包括:
(1)原管道支架材料强度检测:采用现场取样做力学实验的方法进行材料强度、腐蚀和锈蚀强度的检验。
(2)连接节点检测:对原有管架的节点进行检测，确定杆件连接处节点板及焊缝、螺栓等是否满足规范要求，对钢结构安装偏差进行检测。
(3)地基和基础检测:开挖基础检测探井，查明基础尺寸、腐蚀情况以及地基处理情况。
(4)耐久性检测:对管架钢结构腐蚀程度进行检测，判断其耐久性。
现场检测结果:原有钢管架建造年限较短，位于干燥地区，且维护到位，钢材强度基本达到原设计要求，无明显腐蚀、锈蚀情况。基础和地基处理情况与原设计相符。
3.2.2增层加固设计方案
（1）设计荷载
基本风压:0.40kN/m2(地面粗糙度B类)；抗震设防烈度:7度;设计基本地震加速度值:0.15g；原有管道荷载:10kN/m;新增管道荷载:3kN/m；新增电缆荷载:4kN/m
（2）设计方案
1)计算假定。原有管架为独立式支架系统，两腿支架为活动支架，在管道径向(即平面内，横向)按刚接框架计算，在管道轴向按柱脚嵌固的悬臂柱计算。四腿支架为固定支架，在管道径向按带有铰接斜杆的刚接框架计算，在管道轴向(即平面外，纵向)按铰接杆件计算。再加固改造后，增加了析架，系统变为管廊式支架，原活动支架在管道径向按刚接框架计算，在管道轴向变为按两端铰接构件计算。原固定支架在管道径向按刚接框架计算，在管道轴向按两端铰接构件计算。新增的析架按两端简支于支架柱的静定析架计算，管道荷载、电缆荷载及析架风荷载由两棍析架的上下弦杆和上下弦水平支撑组成的水平析架承担。
2)管道支架计算单元。原独立式支架的纵向计算单元长度采用管道补偿器之间的距离，改造后纵向计算单元采用结构变形缝之间的距离。考虑到原有管架柱的布置情况，取60m左右为一个纵向计算单元。
（3）设计注意事项
1)根据原有钢支架检测结论:钢材强度基本满足原设计要求，无明显腐蚀情况，同时考虑到原支架已经使用7年，且加固过程中引起的不利变形和损伤，在设计时宜考虑正应力不超过0.9，留出一定的安全储备。
2)本地区抗震设防烈度7度(0.15g)，在管道滑动的方向可以不进行抗震验算，但应满足相应的抗震构造措施要求。钢支架柱长细比限值:固定支架不大于150，活动支架不大于200。钢支架板件的宽厚比限值:工字型截面翼缘外伸部分不超过13，圆(方)管外径与壁厚比不超过60。
（4）加固方案
1)基础部分:方案制定时，新增的析架按两端简支于支架柱的静定析架计算，基础增加的主要为竖向受力。由于新加的管道和电缆的荷载较小，经过核算，原有的基础仍满足受力要求，不需要进行加固。
2)柱子部分:依据原有图纸、现场检测情况和新增加的荷载情况，对管架柱进行复核核算。从基础到析架下弦Sm的范围内，钢柱的构件强度已不能满足要求，需要进行加固。加固方案采用加大原有钢柱截面的方案。钢柱加固需要满足以下要求:
a.加固后能够满足结构的承载能力;
b.施工简单易行;
论文作者:肖野
论文发表刊物:《防护工程》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/29
标签：支架论文; 管网论文; 管道论文; 荷载论文; 官网论文; 材料论文; 钢结构论文; 《防护工程》2018年第19期论文;