冶金企業煉鋼主廠房懸吊管雨水系統設計要點
來源：谷騰水網 閱讀：3315 更新時間：2010-03-18 21:23
摘要 冶金企業煉鋼主廠房在建筑形式上一般采用多跨聯合鋼結構，具有面積大、高度高、各跨之間高度變化大、跨度大等特點。本文介紹了冶金企業煉鋼主廠房懸吊管雨水系統設計時所須注意的一些要點，也可作為相似工程大型重工業廠房雨水排水系統設計時的參考。
Abstract The roof of the steel-making workshop is complex. The design difficulties of the hanged pipe storm-water drainage system in steeling works are discussed. It also can be used for reference in the similar engineering.
1.概述
冶金企業煉鋼主廠房在建筑形式上一般采用多跨聯合鋼結構，通常具有以下特點：①廠房面積大，煉鋼主廠房(包括連鑄)的面積有幾萬到十幾萬平方米不等；②廠房高度高、各跨之間高度變化大，廠房凈空高度最高處可接近70m，最低處僅為十幾米；③廠房跨度大，廠房內各柱列間的跨度一般在18~24m左右。
懸吊管雨水系統因系統簡便、可靠性高，仍是煉鋼主廠房雨水排水設計時首選的方案，目前國內各大鋼廠均普遍采用。懸吊管雨水系統由天溝、雨水斗、懸吊管、排水立管及排出管組成。懸吊管雨水系統的管材均采用焊接鋼管。
本文結合某大型冶金企業煉鋼主廠房的工程實例，介紹了懸吊管雨水系統設計時所須注意的一些要點，如懸吊管的平面布置、懸吊管管徑的選定、懸吊管系統立管的設計以及懸吊管雨水系統排出管的設計等，也可作為相似工程大型重工業廠房雨水排水系統設計時的參考。
2.煉鋼主廠房懸吊管雨水系統的特點
2.1多斗排水系統
煉鋼主廠房懸吊管雨水系統的最主要的特點就是多斗排水系統。
根據《建筑給水排水設計手冊》，雨水排水系統宜采用單斗排水，當采用多斗排水時，每根懸吊管接入的雨水斗不多于4個。但對于煉鋼主廠房而言，廠房內工藝設備眾多，在屋面雨水的收集和排放上，無法采用單斗排水；另外，即便能將各雨水立管接至廠房地坪以下，因廠房內地下設備基礎眾多且布置復雜，也很難設置埋地管道將雨水排至廠房外雨水井。對于每根懸吊管，其所承擔的雨水斗的數量也往往超過了4個，有時甚至可以超過8個。
2.2懸吊管管徑大
煉鋼主廠房面積大，例如年產鋼400萬噸的轉爐煉鋼主廠房(包括連鑄)，其面積就超過了75000平方米以上；年產鋼500萬噸的轉爐和電爐的碳鋼與不銹鋼聯合生產線主廠房，其面積更是可達到十幾萬平方米；年產鋼60~100萬噸的電爐煉鋼主廠房，其面積也接近50000平方米。按照國內大型鋼廠的慣例，煉鋼廠等重要的生產單位，其屋面雨水重現期通常按5年設計、15年校核。因此，雨水計算量普遍較大，懸吊管的管徑也較大，雨水懸吊管管徑最大可至DN700~DN800。
2.3懸吊管管道較長
由于采用了多斗排水系統，且廠房面積大，懸吊管需要跨越廠房敷設，因此懸吊管的長度也較長，目前在實際工程中，懸吊管的長度達到了150m。
2.4懸吊管系統荷載重量大
懸吊管系統，管徑較大的，其單位長度管道的荷載重量可達700~800kg/m(包括管道中的水)，對廠房屋面、柱列結構以及地下基礎部分的設計均有著較大的影響。
3.工程實例介紹
附圖1為某大型冶金企業的轉爐煉鋼主廠房(不包括連鑄部分)。該廠房1~12軸柱列總長度約276m，F~K軸柱列總長度約96m。
整個主廠房按功能來劃分，其中F~G跨為鋼水接受跨，G~H跨為精煉跨，H~J跨為轉爐跨，J~K跨為加料跨。整個屋面情況為：F~H列為一整塊屋面，屋面從H列以1/20的坡度坡向F列，F列處屋面標高約為48.470m，H列處屋面標高約為50.850m；H~J列為一整塊屋面，屋面從J列以1/20的坡度坡向H列，J列處屋面標高約為67.500m，H列處屋面標高約為65.978m；K~J列為一整塊屋面，屋面從J列以1/20的坡度坡向K列，J列處屋面標高約為40.500m，K列處屋面標高約為39.650m；
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本文結合該工程實例對重力流懸吊管雨水系統設計要點進行分析。
4.煉鋼主廠房懸吊管雨水系統設計要點
4.1懸吊管的平面布置
4.1.1屋面分析及懸吊管平面位置的確定
在進行懸吊管的平面布置時，首先要對整個屋面進行分析，判斷應該在何處設置懸吊管。
煉鋼主廠房的屋面通常可按標高的不同以及坡向的不同分為幾塊獨立的屋面，但并非每塊獨立的屋面均要設置獨立的懸吊管。在具體設計工作時，應盡量減少懸吊管的使用，因為懸吊管具有管徑大、荷載重量大等特點，設置懸吊管，總會給整個廠房的結構設計增加難度。通常的做法是，在同一坡度方向上的最低的屋面下設置懸吊管。
以本文工程實例做分析，H~J列為一整塊屋面，雨水是由J列坡向H列的；F~H列也為一整塊屋面，雨水是由H列坡向F列的。J~F列的屋面坡度方向是相同的，F列是J~F列之間的屋面的最低處，因此，懸吊管應設置在F列。在整個屋面上，H列有較大的高差變化，但是H~J列屋面的雨水可以通過雨水立管排放至F~H列屋面上，再由F列懸吊管收集。
K~J列為一整塊屋面，雨水是由J列坡向K列的，K列是K~J列之間的屋面的最低處，因此，懸吊管應設置在K列。
對于本工程實例而言，近30000平方米的主廠房，僅在K、F列設置了雨水懸吊管。
4.1.2懸吊管的排水方向
在懸吊管的平面位置確定后，接下來需要確定的是懸吊管的排水方向。懸吊管可以將其承擔的屋面雨水收集后，從一個方向以一根立管排下，也可以從廠房兩端按雙向排水至兩根雨水排水立管排下。
在一般情況下，優先考慮雙向排水，因為可以減小懸吊管的管徑，降低懸吊管的重量荷載以及懸吊管對土建的影響，從而降低工程造價。從附圖1的工程實例來看，正是采取了雙向排水的方法。F列的懸吊管分別接至F/1和F/12柱的兩根雨水排水立管。但是，如果有特殊情況，例如，廠房的另一端需要擴建，無法設置雨水立管，則只能采取單向排水的方式。
4.2懸吊管管徑的選定
根據《建筑給水排水設計規范》，工業廠房大型屋面雨水排水宜按壓力流設計。在確定懸吊管的管徑時，可以根據設計降雨強度、匯水面積、徑流系數，并按照壓力流懸吊管設計流速不宜小于1.0m/s等采用相關公式進行計算并選擇管徑。
由于這種多斗排水系統每根懸吊管所承擔的雨水斗的數量比一般的懸吊管系統承擔的雨水斗數量多出較多，水中的摻氣量也多，而且雨水懸吊管的長度也較長，因此，水流阻力肯定大，在實際工程時，將根據公式計算所得的管徑適當
