關于金屬軟管在高層建筑中的應用
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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