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【摘要】在我国目前的化工厂中，普遍都有管廊结构设计的应用。本文的内容就是关于化工厂管廊结构设计的分析和探究，保证管廊结构设计的优化、合理。
【关键词】化工厂管廊；结构设计
所谓管廊结构，是指由横向管架、纵向桁架或纵梁等结构架构出的空间体系
具有支撑管道的作用。目前，我国的化工厂中普遍采用的是钢结构管廊，这种管廊在施工、安装等方面具有方便，可靠的优点，因此，管廊结构设计在化工厂的安全生产中扮演着不可忽视的重要角色，加强对它的分析研究也是应有之义。本文主要针对的就是化工厂钢结构管廊的设计与分析。
1、化工厂管廊结构设计布置原则
保证管廊结构的稳定可靠和高效，需要在管廊结构设计和布置中遵循基本的原则，具体包括：
1.1管廊的布置原则。管廊的布置中最好能连接尽可能多的工序和设备，管廊布置中要在众多装置中间取适当的位置，与设备或装置的较长边缘平行安装管廊，这样可以减小管廊与两边设备的距离，进而减少管廊的长度，不仅减小了管廊的占地面积，还节约了管廊的安装费用和材料支出。
1.2 管廊的横向设置。在管廊的横向设置中，根据实际管道支撑的跨距和相关需求，必须在横向管架间架设框架横梁和中间横梁。
1.3 钢结构管廊的伸缩缝间距。钢结构管廊的伸缩缝间距要适宜，通常情况下要最大不超过 120m，需要注意的是，在大中型管廊中符合计算纵向地震条件的管廊部分或管廊中应力管线的水平力较大的情况下，要根据实际情况减小缩缝的间距，否则，就会由于固定管架的纵向水平力过大，导致管架柱断面或是基础尺寸不合理等问题。
1.4 管廊柱间支撑的布置原则。一方面，管廊柱间支撑位置和固定管架的位置要一致，二者相结合可以节约占地和投资；另一方面，固定管架的的柱间支撑要根据管道补偿器平面整体布置相适应，管道补偿器平面整体布置整齐统一时，温度区段的设置要与其相一致；管道补偿器平面整体布置比较复杂时，需要按照固定管架的实际架设情况，对温度区段进行适当的划分，在不同温度区段的交接处周围设置纵向柱间支撑。如果固定管架设置得比较分散和复杂，也需要划分温度区段，然后，将纵向柱间支撑树立在各个温度区段的中点附近。
1.5确定管架的高度。在确定管架高度时，需要根据管架的安装位置，制定不同的设置高度，避免其他的生产活动或行为影响管架的安全和稳定运行。在行人较多的区域，管架结构最好是中管架，管架结构的最下缘与地面的净距离要高于2.2米；当管架需要跨越道路时，管架结构下缘和厂区路面中心的净距离最小值也要高于5米，管廊结构装置内的检修道路和消防道路要大于4米。管架需要跨越铁路时，轨顶至桁架下缘和可燃液体的管道要大于5米，对其它管道不应小于 4.5米。
2、化工厂管廊结构设计
管廊设计中的重难点是在计算基础标高及管廊荷载的基础上，对桁架高度进行适度的选取和控制。
2.1基础标高
基础标高是由厂区的实际地形决定的，地形地势的高低、厂区坡度的大小，都会形成整个厂区地坪标高的差异。然而在实际的化工厂建设中，在同一管廊结构的温度区段中，内部地坪标高差要保持在0.5-2米以内。这样一来，就需要确定具体的地坪标高，并对不符合要求的区域的管架架设进行改造和调整。
通常这种情况下，确定基础标高有两种方式：（1）在一个温度区段内部选择一个合适的范围，一般不大于25米，如果要保证这一范围内的基础顶标高度相同，则基础相对地面高度就不一样，在保持上端钢柱高度相同的前提下，需要在基础部分运用混凝土加高；
（2）在全厂范围内，基础顶标高不一致，但是下部分的基础建设高度一致，需要调节的是上部分管廊钢柱的高度，来达到整体管廊的基础标高一致。比较两者的处理方式，前者钢柱材料更为标准化、工序更为简单、施工难度更低、更加经济实惠。
2.2管道荷载
2.2.1垂直荷载
管廊垂直荷载的计算结果直接关系到管廊主梁、次梁结构设计规模和粗细。同时为了保障主、次梁的跨距主框架梁的计算可行性和安全性，在小管径管道的跨距远远小于柱间支撑的间距时，要在管道跨距适中位置加梁，保证管道的支撑强度。通常在直径500毫米以上的液体管道，要参考集中荷载数据，而运用分布荷载对计算管廊设计时，要充分考虑到管道材质、管径、介质及压力的差异，会导致管道跨距不同这一问题。
2. 2. 2 水平荷载
管廊在管道作用下会产生纵向水平的推力和摩擦力，水平推力通过横梁、纵梁、柱间支撑再传递到基础，这时横梁成为了双向受力弯曲的构件，同时需要注意的是，在计算时也要考虑到不同管道间的相互作用的力。
2. 2. 3 荷载分项系数
管道内输送的物质主要是气体和液体，在设计过程中，载荷分项系数计算仍然有一个大体的范围，具体如下：计算液体管道内的介质重量需要依据恒荷载输入，操作合理的情况下，荷载分项系数分别是： 恒荷载为1.2；活荷载为1.3；横向风荷载为 1.4。气体管道需要额外考虑到管线的试压，在充水试验中荷载的分项系数：恒荷载为1.2；试压冲水荷载为1.1；横向风荷载为1.4。
2.3桁架高度
在管道荷载分布平均、管线布置较为整齐、跨度大体相当的情况下，能够通过横向和纵向的平面模型进行简化计算。在确定管廊高度时，首先要确保梁底或桁架底符合以下原则。在设置双层或多层管廊时，管廊间每层的间距通常约是1.3-2.3米，具体参数取决于管廊上应用最多的管线直径。在管廊需要横穿道路时，管廊装置内部的检修通道宽度要在5米以上，其中横穿的道路要是工厂的主干道，内部的检修通道的宽度要大于6米，管廊跨越铁路时也要大于6米；管廊下方的检修通道也要大于5米。如果管廊架设了桁架，计算要把按桁架底高作為标准，管廊底层管底标高需要按照实际情况增加管廊净距离。当两管廊相交并且形成直角时，高差最好在0.5-0.8米这一范围内，当然，大型装置可根据实际需要将高差扩大到1.2米。管廊高度在沿厂区边缘或禁止行人通过的区域，可采用管墩铺设的方式，管墩高度最好在0.2-0.7米之间。
结语：
综上所述，可以看出在化工厂的日常生产中，管廊结构基本串联着每一台设备、每一道工序，因此，必须要保证管廊结构专业合理的设计、稳定可靠的安装。同时，相关从业者和研究人员也要始终关注和研究这一领域，优化管廊结构设计方案，提高管廊结构设计水平，提高化工厂安全生产的工作效率，增加化工厂的经济效益。
参考文献：
[1]李俊杰.化工厂房的建筑结构设计特点[J].天津化工，2013，05：50-51.
[2]国家石油和化学工业局.HG/T 20670-2000（2000年），化工、石油化工管架、
管墩设计规定[S].
【关键词】化工厂管廊；结构设计
所谓管廊结构，是指由横向管架、纵向桁架或纵梁等结构架构出的空间体系
具有支撑管道的作用。目前，我国的化工厂中普遍采用的是钢结构管廊，这种管廊在施工、安装等方面具有方便，可靠的优点，因此，管廊结构设计在化工厂的安全生产中扮演着不可忽视的重要角色，加强对它的分析研究也是应有之义。本文主要针对的就是化工厂钢结构管廊的设计与分析。
1、化工厂管廊结构设计布置原则
保证管廊结构的稳定可靠和高效，需要在管廊结构设计和布置中遵循基本的原则，具体包括：
1.1管廊的布置原则。管廊的布置中最好能连接尽可能多的工序和设备，管廊布置中要在众多装置中间取适当的位置，与设备或装置的较长边缘平行安装管廊，这样可以减小管廊与两边设备的距离，进而减少管廊的长度，不仅减小了管廊的占地面积，还节约了管廊的安装费用和材料支出。
1.2 管廊的横向设置。在管廊的横向设置中，根据实际管道支撑的跨距和相关需求，必须在横向管架间架设框架横梁和中间横梁。
1.3 钢结构管廊的伸缩缝间距。钢结构管廊的伸缩缝间距要适宜，通常情况下要最大不超过 120m，需要注意的是，在大中型管廊中符合计算纵向地震条件的管廊部分或管廊中应力管线的水平力较大的情况下，要根据实际情况减小缩缝的间距，否则，就会由于固定管架的纵向水平力过大，导致管架柱断面或是基础尺寸不合理等问题。
1.4 管廊柱间支撑的布置原则。一方面，管廊柱间支撑位置和固定管架的位置要一致，二者相结合可以节约占地和投资；另一方面，固定管架的的柱间支撑要根据管道补偿器平面整体布置相适应，管道补偿器平面整体布置整齐统一时，温度区段的设置要与其相一致；管道补偿器平面整体布置比较复杂时，需要按照固定管架的实际架设情况，对温度区段进行适当的划分，在不同温度区段的交接处周围设置纵向柱间支撑。如果固定管架设置得比较分散和复杂，也需要划分温度区段，然后，将纵向柱间支撑树立在各个温度区段的中点附近。
1.5确定管架的高度。在确定管架高度时，需要根据管架的安装位置，制定不同的设置高度，避免其他的生产活动或行为影响管架的安全和稳定运行。在行人较多的区域，管架结构最好是中管架，管架结构的最下缘与地面的净距离要高于2.2米；当管架需要跨越道路时，管架结构下缘和厂区路面中心的净距离最小值也要高于5米，管廊结构装置内的检修道路和消防道路要大于4米。管架需要跨越铁路时，轨顶至桁架下缘和可燃液体的管道要大于5米，对其它管道不应小于 4.5米。
2、化工厂管廊结构设计
管廊设计中的重难点是在计算基础标高及管廊荷载的基础上，对桁架高度进行适度的选取和控制。
2.1基础标高
基础标高是由厂区的实际地形决定的，地形地势的高低、厂区坡度的大小，都会形成整个厂区地坪标高的差异。然而在实际的化工厂建设中，在同一管廊结构的温度区段中，内部地坪标高差要保持在0.5-2米以内。这样一来，就需要确定具体的地坪标高，并对不符合要求的区域的管架架设进行改造和调整。
通常这种情况下，确定基础标高有两种方式：（1）在一个温度区段内部选择一个合适的范围，一般不大于25米，如果要保证这一范围内的基础顶标高度相同，则基础相对地面高度就不一样，在保持上端钢柱高度相同的前提下，需要在基础部分运用混凝土加高；
（2）在全厂范围内，基础顶标高不一致，但是下部分的基础建设高度一致，需要调节的是上部分管廊钢柱的高度，来达到整体管廊的基础标高一致。比较两者的处理方式，前者钢柱材料更为标准化、工序更为简单、施工难度更低、更加经济实惠。
2.2管道荷载
2.2.1垂直荷载
管廊垂直荷载的计算结果直接关系到管廊主梁、次梁结构设计规模和粗细。同时为了保障主、次梁的跨距主框架梁的计算可行性和安全性，在小管径管道的跨距远远小于柱间支撑的间距时，要在管道跨距适中位置加梁，保证管道的支撑强度。通常在直径500毫米以上的液体管道，要参考集中荷载数据，而运用分布荷载对计算管廊设计时，要充分考虑到管道材质、管径、介质及压力的差异，会导致管道跨距不同这一问题。
2. 2. 2 水平荷载
管廊在管道作用下会产生纵向水平的推力和摩擦力，水平推力通过横梁、纵梁、柱间支撑再传递到基础，这时横梁成为了双向受力弯曲的构件，同时需要注意的是，在计算时也要考虑到不同管道间的相互作用的力。
2. 2. 3 荷载分项系数
管道内输送的物质主要是气体和液体，在设计过程中，载荷分项系数计算仍然有一个大体的范围，具体如下：计算液体管道内的介质重量需要依据恒荷载输入，操作合理的情况下，荷载分项系数分别是： 恒荷载为1.2；活荷载为1.3；横向风荷载为 1.4。气体管道需要额外考虑到管线的试压，在充水试验中荷载的分项系数：恒荷载为1.2；试压冲水荷载为1.1；横向风荷载为1.4。
2.3桁架高度
在管道荷载分布平均、管线布置较为整齐、跨度大体相当的情况下，能够通过横向和纵向的平面模型进行简化计算。在确定管廊高度时，首先要确保梁底或桁架底符合以下原则。在设置双层或多层管廊时，管廊间每层的间距通常约是1.3-2.3米，具体参数取决于管廊上应用最多的管线直径。在管廊需要横穿道路时，管廊装置内部的检修通道宽度要在5米以上，其中横穿的道路要是工厂的主干道，内部的检修通道的宽度要大于6米，管廊跨越铁路时也要大于6米；管廊下方的检修通道也要大于5米。如果管廊架设了桁架，计算要把按桁架底高作為标准，管廊底层管底标高需要按照实际情况增加管廊净距离。当两管廊相交并且形成直角时，高差最好在0.5-0.8米这一范围内，当然，大型装置可根据实际需要将高差扩大到1.2米。管廊高度在沿厂区边缘或禁止行人通过的区域，可采用管墩铺设的方式，管墩高度最好在0.2-0.7米之间。
结语：
综上所述，可以看出在化工厂的日常生产中，管廊结构基本串联着每一台设备、每一道工序，因此，必须要保证管廊结构专业合理的设计、稳定可靠的安装。同时，相关从业者和研究人员也要始终关注和研究这一领域，优化管廊结构设计方案，提高管廊结构设计水平，提高化工厂安全生产的工作效率，增加化工厂的经济效益。
参考文献：
[1]李俊杰.化工厂房的建筑结构设计特点[J].天津化工，2013，05：50-51.
[2]国家石油和化学工业局.HG/T 20670-2000（2000年），化工、石油化工管架、
管墩设计规定[S].