滕飞 孙健龙
中汽研汽车工业工程（天津）有限公司 天津 300300
摘要：工程项目机电安装阶段，管道汇总及支吊架设计图纸是不可或缺的指导性文件。本文从管道汇总设计、管道支吊架设计、抗震支吊架设计等方面简述设计要点，并对设计方法及步骤进行总结。以达到高效、准确的完成管道汇总及支吊架设计工作的目的。
关键词：管道汇总；管道支吊架；抗震支吊架
引言：
近年来，管道安装在工程建设项目中所占材料、人工成本以及工期比重越来越大，管道支吊架（尤其是成品支吊架）、抗震支吊架施工成本越来越高。管道安装逐渐成为建设单位、施工单位重点关注的方向之一。
在这样的市场环境下，对设计单位的管道汇总及支吊架设计图纸的要求越来越高。管道安装位置的可行性、管架与钢结构连接节点做法、管架造价成本控制等，设计单位都要仔细斟酌，最终反映在设计图纸中。
为了满足这样的市场需求，管道汇总及支吊架设计图纸应包含管道汇总图、管道支吊架图、抗震支吊架图以及涵盖全部位置的安装节点图。在这套设计图纸中至少要反映出管道类别、管径、标高、顺序、间距、管道支吊架及抗震支吊架的尺寸、构件型号、与建筑结构连接方式、节点做法等内容。
1.管道汇总及支吊架设计的目标要求
1）管道汇总及支吊架设计说明：叙述管道汇总及支吊架的设计要求、施工要求、相关规范引用、管道图例等。
2）管道汇总平面图：具有管道类别、管径、标高（文字注释形式）、顺序、剖面位置等。
3）管道汇总剖面图：管道类别、标高、顺序等。
4）管道支吊架平面图：管道支吊架的位置、间距等。
5）管道支吊架安装图：安装连接节点做法、构件型号等。
6）抗震支吊架平面图：抗震支吊架的位置、间距等。
7）抗震支吊架安装图：安装连接节点做法等。
2.管道汇总图设计
管道汇总及支吊架设计说明，包含管道汇总、管道支吊架、抗震支吊架的设计施工要求。
2.1设计范围
管道集中排布的公共区域以及管道复杂的局部房间均应进行管道汇总设计。
2.2设计要点
1）管道汇总设计图纸除了要反映出管道信息，以帮助管道安装施工外，还应做到图面简洁、清晰，方便工程各方查看。因此建议在管道汇总设计时，将各公用专业管道以单双线、实虚线、不同颜色等区分，在平面图中以统一间距绘制。
2）各公用专业管道布置位置应在设计规范和手册的指导下，形成一定规则。例如，电气桥架在给水管道之上，燃油管道在热水管道之下等等。建议由高到低，依次为虹吸雨水、电气桥架及母线、电讯吊架、消防及自喷水管、给水管道、压缩空气、二氧化碳、冷冻水管道、冷却水管道、采暖热水、燃油管道，并根据各工程项目实际情况进行调整。
3）平面图以文字表达管道类别、管径、绝对标高（管底）。
4）剖面图标注管道类别、管径，以及关键点标高，如管架顶面（即管底）、梁底、地面、楼板、牛腿底、吊顶等。
5）管道调整应以有压管道让无压管道、小管道让大管道为原则，并达到管道之间不干涉、管道不穿梁、不撞柱、不出吊顶（特殊情况除外）、不挡门窗等要求，并考虑管道转弯半径、安装空间是否足够等问题。
3.管道支吊架设计
3.1设计范围
管道汇总图所反映的管道，均应设计管道支吊架。
3.2设计要点
1）管道支吊架平面布置图应以管道汇总平面图为底图进行绘制，以便于工程各方查看对照。
2）管道支吊架设计间距、管道安装间距、管道荷载均可从《动力管道设计手册》、《通风与空调工程施工质量验收规范》、《低压配电设计规范》、《工业金属管道设计规范》等设计规范及手册中查找。
3）管道支吊架应优先利用柱子和可承重的墙体设置支架。与建筑结构可靠连接的管道支架可作为抗震支撑，节省抗震支吊架的数量及成本。
4）管道支吊架安装图应表达管道类别、管径、标高、安装距离、管架构件型号等信息。
5）管架构件型号的计算及选用可按如下方法进行。
例：管道吊架选用双吊杆（螺杆）+托架（工字钢或槽钢）时：
吊杆型号计算： F1=（F·a·b）/（2·1000）
其中： F1： 单根吊杆荷载，kN
F： 管道总荷载，N/m
a： 保险系数，1.8
b： 管架间距，m
计算荷载F1应小于《管道支吊架 第1部分：技术规范》P18页《螺纹吊杆最大使用载荷》。
托架型号计算： M=q·L2/8
q=（F·a·b）/（1000·L）
则M=（F·a·b·L）/（8·1000）
其中： M：力矩，kN·m
q： 均布荷载，kN/m
L： 托架宽度，m
F： 管道总荷载，N/m
a： 保险系数，1.8
b： 管架间距，m
计算力矩M应小于《钢结构设计手册》P785-795页《工字钢、槽钢承载力矩设计值》。
F=ma
其中： F： 管道荷载，N/m
m： 管道质量，kg/m
a： 9.8，取10。
保险系数为根据给排水图集《室内管道支架及吊架》的要求，经计算确定为1.8倍。
4.抗震支吊架设计
4.1设计范围
根据《建筑机电工程抗震设计规范》，并结合工程实际情况，建议抗震支吊架设计范围如下：
1）抗震设防烈度6度及以上的地区的建设项目应进行抗震设计。
2）吊杆长度不大于300mm的悬挂管道，以及直接与建筑结构可靠连接的支架、托架的管道，不另进行抗震设防。
3）排烟管道、事故通风管道全部设置抗震支吊架。
4）其他通风管道、空调风管，矩形截面积大于等于0.38m2和圆形直径大于等于0.7m设置抗震支吊架。
5）电气桥架、配电母线、电讯桥架不小于150N/m，即规格尺寸不小于200x100的均设置抗震支吊架。
6）给水、中水、热水、消防、自喷、细水雾、冷却水、冷冻水、蒸汽管道，管径大于等于DN65设置抗震支吊架。规范仅对给水、热水、消防管道提出DN65的要求，根据规范意图，同等管径的其他水管也有相同的荷载及危险性，因此一并考虑。
7）污水、雨水、采暖热水管道均不设置抗震支吊架。通常污水管道选用PVC-U管，雨水管道选用HDPE管，该两种管材荷载与DN65的水管相比极小，根据规范意图，地震发生时也不会造成较大损伤，因此不需要设置抗震支吊架。采暖热水管道通常与立柱和墙体直接设置支架，与建筑结构体系可靠连接，地震发生时管架不会脱落，因此也不需要设置抗震支吊架。
8）汽柴油、燃气、氧气、氢气、乙炔管道管径大于等于DN25设置抗震支吊架。规范仅对燃油管道提出DN25的要求，考虑其他可燃气体管道的危险性，与燃油管道一并考虑。
9）压缩空气、二氧化碳、氮气管道管径大于等于DN100设置抗震支吊架。无危险性的气体管道，当管径DN100时与DN65的水管荷载一致，因此建议DN100以上设置抗震支吊架。
4.2设计要点
1）抗震支吊架平面布置图应以管道汇总平面图为底图进行绘制，以便于工程各方查看对照。
2）抗震支吊架间距可参考《建筑机电工程抗震设计规范》P28间距表。
3）每段水平直管道应至少设置一个纵向抗震支吊架。
4）抗震支吊架的斜撑与吊架的距离不得大于0.10m。
5）门型抗震支吊架至少应有一个侧向抗震支撑或两个纵向抗震支撑。
6）门型抗震支吊架侧向及纵向斜撑应安装在上层横梁或承重吊架连接处。
7）抗震支吊架通常为专业厂家深化设计及现场指导安装，其钢构件及连接件均为厂家独有型号，而非国标或行业统一标准。因此抗震支吊架安装图仅表达管道类别、管径、标高、管架尺寸等信息即可，不再示意管架构件型号。
5. 管道汇总及支吊架设计建议实施步骤
以清单化管理模式列出实施步骤，思路清晰，内容完整，便于高效、准备的完成管道汇总及支吊架设计工作。
1）收集建筑、结构、公用设计图纸。
2）分析建筑、结构形式，掌握关键点信息，如层高、拐点、梁底、门高、窗高、平台高等。
3）总览公用专业图纸，确定管道汇总范围内的公用管道类别，确定线型。
4）整理建筑底图，完成准备工作。
5）根据管道位置由高到低的顺序绘制管道汇总平面图，各类公用管道依次进入汇总图。
6）参照各公用专业图纸中的管道信息，对管道汇总平面图中管道标注其类别、管径、标高等。
7）根据建筑、结构关键点信息，校核公用管道的位置、标高是否可行，检查各类公用管道之间是否干涉，判断公用管道所处位置设置支吊架的合理性，与各专业配合调整管道位置。
8）对建筑剖面图进行调整，标注关键点信息，完成管道汇总剖面图绘制的准备工作。
9）根据管道汇总平面图所示的管道信息、安装位置、顺序等绘制管道汇总剖面图。
10）以建筑图加管汇平面图为底图绘制管道支吊架平面图。根据公用管道的不同类别、管径，参照管架间距表，确定管道支吊架位置，标注定位。
11）在管道汇总剖面图中选取管架连接节点，绘制管道支吊架安装图。
12）在管道支吊架安装图中标注管道类别、管径、标高、管道定位、管架尺寸等信息。
13）通过管道荷载及管架钢构件的选用计算，确定构件型号。
14）以建筑图加管汇平面图为底图绘制抗震支吊架平面图。根据公用管道的不同类别、管径，参照“抗震支吊架设计范围”以及《建筑机电工程抗震设计规范》对抗震支吊架间距的要求，确定抗震支吊架位置，标注定位。
15）在管道汇总剖面图中选取具有代表性的管架位置及形式，绘制与之对应的抗震支吊架安装图。
16）在抗震支吊架安装图中标注管道类别、管径、标高、管架尺寸等信息。
17）整理管道汇总及支吊架设计说明。
参考文献：
[1]动力管道设计手册.北京：机械工业出版社，2006.1
[2]通风与空调工程施工质量验收规范.(GB50243-2016)
[3]低压配电设计规范.(GB50054-2011)
[4]工业金属管道设计规范.(GB50316-2000（2008版）)
[5]管道支吊架 第1部分：技术规范.(GB/T17116.1-2018)
[6]钢结构设计手册.北京：中国建筑工业出版社，2003
[7]室内管道支架及吊架.(国家建筑标准设计图集03S402)
[8]建筑机电工程抗震设计规范.(GB50981-2014)