暖通专业支吊架设计探讨

钟伟

Discussion on the Design of HVAC Professional Supports and Hangers

ZHONG Wei

摘  要：暖通设计中支吊架繁多，尤其大型商业综合体的暖通管线的不仅多，荷载还较大，近几年甚至还出现过管线掉落，砸中行人的事故，故管线支吊架的设计尤为重要。本文提出了管线布置的基本原则，避免大管道集中设置，对一些大型管道应重点考虑支吊架设计；对普通支吊架设计提出了明确要求，对存在热膨胀的管线进行了计算分析。

关键词：支吊架；管道补偿；固定支架。

一 设计依据

（1）钢结构规范（GB 50017-2017)

（2）室内管道支架及吊架图集03S402

（3）混凝土结构后锚固技术规程（JGJ 145-2013)

（4）《建筑结构加固工程施工质量验收规范》GB50550-2010 

（5）《室内管道支架》（05R417-1/暖通）

二 管道设计要求

2.1管线排布及管线综合设计时，重量较大的机电管线应避免集中排布在地下车库的车道上方、主要交通流线上方及其它可能出现人员密集的场所。如无法避让时应采取必要的安全措施。 1、设置落地支架（注意对落地柱的保护） 2、采用双抱梁+斜撑方案 3、留有足够的设计余量 。

2.2从冷冻机房引出的空调循环水管道应尽早分散布置，避免地下车库内出现多根空调循环水管道长距离集中安装的情况。

2.3屋顶冷却塔安装位置宜与冷冻机房位置宜与上下对应，以使冷却水管以垂直走向为主，避免有较长的水平管道走在地下车库内。

2.4供冷供热水管必须通过自然补偿、设置补偿器等措施进行补偿设计。

三 普通支吊架布置原则

3.1直径在300mm以上的大型管道支吊架，在出机房、横穿车道、管线转弯等处，应优先采用落地支架。落地支架具体材质及厚度应二次设计。如不采用落地支架，应加大吊架荷载。

3.2制冷机房内的空调水管应采用落地支架。

3.3吊架位置应尽量在梁下布置。

3.4 空调水管支架按国标05R417-1安装，固定在结构上的支吊架应不影响结构的安全。   支吊架间距应不超过下表的规定：(公称直径单位：毫米；间距单位：米)

注：1.适用于工作压力不大于2.0MPa，不保温或保温材料密度不大于200kg/m3的管道系统。2.L1用于保温管道，L2用于不保温管道。

3.5 风管支、吊架间距:水平安装时，直径或边长≤400mm，角钢法兰风管支架间距不应大于4m，共板法兰风管支架间距不应大于3m；角钢法兰风管直径或边长大于400mm时，支架间距不应大于3m；共板法兰风管直径或边长为400~1250mm时，支架间距不应大于2.6m， 大于1250时，支、吊架间距不应大于2.3m。 风管垂直安装的支架间距不应大于4m。

3.6风管支吊架形式用料规格详见国标图集《金属、非金属风管支吊架》（19K132）。

3.7水平主、干风管直线长度大于20m时，应设置防晃支架; 边长（直径）大于1250mm的弯头、三通等部位应设置单独的支、吊架。

3.8冷热水、冷却水机房内总、干管的支吊架应采用承重防晃管架，与设备连接的管道支架采用减震结构。

3.9竖向支架设置：竖直安装的配水干管除中间用管卡固定外，还应在其始端和终端设防晃支架或采用管卡固定，安装位置距地面或楼面的距离宜为1.5m~1.8m。

四 管道补偿设计

1 管道伸缩量

由于环境空气的温度及管内介质温度对管壁的影响，造成管道本身的伸缩，其伸缩量按下式计算：

   (公式1)

式中：——管道伸缩量（mm）；

——计算管长（两固定点间的直线长度）（m）；

——管道的线膨胀系数[mm/（m.℃）]，可参考《动力管道设计手册》中表6-1，通常取0.012；

t2——管道内介质最高温度（℃）

T1——管道设计安装温度（℃），可取0~20℃。

2 自然补偿

笔者认为当△L大于20mm时，在我们的日常设计中大概相当于长度30m的管道，就应考虑管道补偿。

在设计管道时，应优先利用管道本身的自然弯曲，来补偿管道的热伸长。

常用的自然补偿分为L型补偿、Z型补偿。下图为管道位移示意图：

直管段热位移

L型管段热位移

LZ型管段热位移

L型补偿器的短臂L1需根据管径、长臂L2和允许补偿量△L来确定。当转角不大于150°时，管道短臂不宜超过20m。另外还需检验空间自然补偿能力。通常民用建筑设计的时候L1大于3m基本都能满足要求。

Z型补偿器的短臂h需根据管径、长臂L1、L2和允许补偿量△L来确定。当转角不大于150°时，管道短臂h不宜超过20m。另外还需检验空间自然补偿能力。此外还有方形补偿器，就不一一赘述。

      

L型补偿、Z型补偿均需计算固定支架受力情况。我们称之为水平推力。水平推力由摩擦力和弹性力两部分组成，该计算较为复杂，需根据不同的管道布置方式具体分体，本文不再详述，具体可参照《钢铁企业燃气设计参考资料》的第232页及《实用供热空调设计手册第二版》第7.5节。

3 机械补偿

当管道的变形量较大的时候，自然补偿无法满足要求，需要采用机械补偿，机械补偿我们常用到的是波纹补偿器，波纹补偿器又分：轴向内压式、轴向外压式、轴向内外压平衡式、轴向全外压平衡式。

波纹补偿器的选择根据受力分析和变形长度来选取，变形长度按本文公式1计算，受力计算方法公式极为复杂，图集《金属管道补偿设计与选用》内有详尽的讲解，本文就不细说了。

需要注意的是：选用波纹补偿器是，应注意适当增大他的额定补偿量，这样可以大大延长其使用寿命。

设置波纹补偿器的时候需要设置导向支架，导向支架的设置原则，也有计算方式，同样参照图集。下图为典型固定支架导向支架设计示意图：

五 与结构专业配合

自然补偿和机械补偿时，固定支架的水平推力都要提给结构专业，让他们复核支吊架荷载是否满足要求。管道的自重也需要提给结构专业，这个都可以查表得到。

六 结语

本文主要针对大型商业综合体的暖通管道支吊架进行了探讨，首先在管道设计时就应避免大管道的过渡集中，当管道较大时应重点分析如何设置支吊架；对普通支吊架设计提出了具体要求，对存在热补偿的管线也进行了分析计算，可为类似工程设计提供了参考。

参考文献

[1]侯永慧. 营口万达广场BIM工作中综合支吊架的应用[J]. 建筑施工,2020,42(10):1977-1978