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關于金屬軟管在高層建筑中的應用

2018-12-11 8:51:00??????點擊:

在多棟塔樓并列,裙樓共用的超高層建筑中,建筑和結構專業(yè)在塔樓之間留有構造縫,給水管穿越構造縫時波紋補償器不能滿足變形的要求,可采用波紋金屬軟管來替代,起到簡化系統(tǒng)的目的。 
  關鍵詞:波紋金屬軟管 ;橫向位移補償;軸向位移補償 ;金屬軟管
   
  一、工程概述 
   
  廣州市富力盈尊大廈,占地面積131813.6平方米,地上48層,地下三層,其中A1棟、A2棟、A3棟為48層,建筑高度為165.3米,B1棟、B2棟為44層,建筑高度為154.5米??偨ㄖ娣e170484平方米。本建筑為一類高層建筑,耐火等級為一級。A1棟、A2棟、A3棟、B1棟為公寓,B2棟為萬豪酒店。公寓、酒店的生活和消防系統(tǒng)分開設置,且公寓各棟塔樓共用一個系統(tǒng)。 
  公寓部分給水系統(tǒng)縱向分為五個區(qū)。公寓供水一區(qū):39-48層,由公寓一區(qū)冷水供應設備供應本區(qū)的生活冷水,下行上給;公寓供水二區(qū):28-38層,由公寓二區(qū)冷水供應設備供應本區(qū)的生活冷水,下行上給;公寓供水三區(qū):15-27層,由公寓三區(qū)冷水供應設備供應本區(qū)的生活冷水,下行上給。公寓供水四區(qū):5-14層,由公寓四區(qū)冷水供應設備供應本區(qū)的生活冷水,下行上給,公寓裙樓地下室:-1至4層,由市政供給。 
  公寓部分室內噴淋系統(tǒng)豎向分成四個區(qū),-3層至4層為低區(qū),5層至14層為中低區(qū),15層至31層為中高區(qū),33層至48層為高區(qū),在每個分區(qū)的最低樓層集中設置濕式報警閥組,濕式報警閥組前的供水管道成環(huán)管。 
  公寓部分室內消火栓系統(tǒng),豎向分成四個消防供水區(qū),-3層至4層為低區(qū),5層至14層為中低區(qū),15層至31層為中高區(qū),33層至48層為高區(qū),在每個分區(qū)的最高和最低樓層設置水平環(huán)管,水平環(huán)管和立管上下連接形成立體環(huán)管。 
  公寓生活給水橫干管在15層(避難層)設置,公寓消活栓、噴淋給水環(huán)管在15層、32(避難層)層設置。 
   
  二、相關專業(yè)條件 
   
  A1棟、A2棟、A3棟、B1棟塔樓之間的構造縫間距為450mm(按中震考慮),構造縫的變形條件如下: 
  波紋金屬軟管屬于撓性管路元件,主要由金屬波紋管體、不銹鋼網套和接頭件組成。在管路和設備中間起軟連接、補償相對位移等作用。三、計算: 
  1、橫向位移補償: 
  橫向位移的金屬軟管,長度取決于其設計彎曲半徑和橫向位移量的大小。金屬軟管長度和彎曲半徑一定情況下,θ越大,橫向位移量越大,但θ必須小于45°,一般取θ=30°――45°。 
  補償量計算: 
  L=лRsθ/90+KD+L1+L2 
  EL=2Rssin θ+KDcos θ+L1+L2 
  Y=2Rs(1-cos θ),θ=cos-1(1-Y/2Rs) 
  其中: 
  L:金屬軟管長度 
   EL:安裝長度 
  Rs:設計彎曲半徑 
  θ:工件彎曲角(θ=30°――45°) 
  K:系數(shù)(K=1――1.5) 
  D:金屬軟管通徑 
  三十二層: 
  Y=2Rs(1-cos θ) (DN150的給水管最小彎曲半徑為900mm) 
   =2x1000x(1-cos35) 
   =361.6>150mm 
  L=лRsθ/90+KD+L1+L2 
 ?。?.14x1000x35/90+1.2x150+500+500 
   =2401mm 
  十五層: 
  Y=2Rs(1-cos θ) 
   =2x1000x(1-cos30) 
   =267.9mm>60mm 
  L=лRsθ/90+KD+L1+L2 
   =3.14x1000x35/90+1.2x150+500+500 
   =2226.7mm 
  長度的確定 
  金屬軟管的最小彎曲半徑確定以后,要正確選擇金屬軟管長度。軟管過長將會產生失穩(wěn),增大流阻,以及附加的機械損傷及振動等問題,金屬軟管過短可能達不到補償、減振消除噪音等目的,還會造成彎曲應力過大,影響壽命。 
  確定金屬軟管的長度需要考慮的因素很多。但首先要考慮的是彎曲半徑和安裝情況。金屬軟管的最小彎曲半徑見廠家資料。 
  2、軸向位移補償: 
  金屬軟管本身不能進行的軸向伸縮,但若以下圖的方法安裝也能達到軸向補償?shù)哪康摹?nbsp;
  補償量計算: 
  C=L=EL=лRsθ/45+2D(1 - cosθ)-4Rssin θ 
  L=(лRsθ/45+2L1)K 
  EL=(4Rssinθ+2L1)K 
  式中: 
  L:選用的金屬軟管長度; 
  EL:金屬軟管安裝長度; 
  C:最大軸向補償量; 
  D:金屬軟管通徑; 
  θ:金屬軟管工作彎曲角θ≤30°―45°; 
  K:裕度系數(shù),通常情況下K取1.15 ― 1.2; 
  Rs:金屬軟管彎曲半徑(靜態(tài):Rs≥Rj,動態(tài)Rs≥Rd,具體數(shù)值見P37表); 
  L1:金屬軟管接頭不參與變形部分。 
  三十二層: 
  C=лRsθ/45+2D(1 - cosθ)-4Rssinθ(DN150的給水管最小彎曲半徑為900mm) 
 ?。?.14x1000x35/45+2x150x(1-cos35)-4x1000xsin35 
  =202.2mm>180mm 
  L=(лRsθ/45+2L1)K 
   =(3.14x1000x35/45+2x400)x1.2 
   =3890mm 
  避難層32層所需金屬軟管的長度取3890mm。 
  十五層: 
  C=лRsθ/45+2D(1 - cosθ)-4Rssin θ 
   =3.14x1000x30/45+2x150x(1-cos30)-4x1000xsin30 
   =133.5mm>60mm 
  L=(лRsθ/45+2L1)K 
   =3472mm 
  避難層15層所需金屬軟管的長度取3472mm。 
  查金屬軟管的資料可知其公稱壓力可達到2.5MPa,所以可以采用金屬軟管來連接高壓給水管。 
   
  四、總結 
   
  以往我們碰到類似的工程實例,因為沒有新的工藝和技術設備來滿足變形的要求,我們通常在每一個塔樓單獨設置消防系統(tǒng)、生活系統(tǒng),這樣便增加了許多的設備和轉輸水池,減少了建筑的使用面積,而且由于設備的增加造成管理的不便。 
  采用金屬軟管來連接高壓管,可使整個消防和生活給水系統(tǒng)簡單,節(jié)約投資。 

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