高層建筑中，大部分機(jī)電管線都采用了綜合支架的形式，以保證管線整齊有序，節(jié)約吊頂上方空間和管井空間。

管線對(duì)綜合支架的合推力非?？捎^，考慮高層建筑管道受水壓作用比較大，綜合支架承受的推力一般都在幾百KN左右，大型的綜合支架承受的推力會(huì)達(dá)到上千KN。

這不論對(duì)固定支架還是對(duì)局部結(jié)構(gòu)的影響都是非常大的。

因此，正確合理的設(shè)置固定支架和補(bǔ)償器，科學(xué)的進(jìn)行受力分析才能保證安全可靠。

固定支架設(shè)置的目的

在長(zhǎng)期的工程實(shí)踐中一直有一個(gè)誤區(qū)：認(rèn)為固定支架就是承重支架，所以固定支架的骨架型鋼就需要做的很大。其實(shí)，這是對(duì)固定支架設(shè)置的目的產(chǎn)生了認(rèn)識(shí)混亂。固定支架是和活動(dòng)支架等相對(duì)應(yīng)的。而所有的這些支架都是需要承重的。

管道支架的分類對(duì)比表-1

分割管道熱伸縮的范圍

從理論上來講，只要保證管道的熱伸縮空間，固定支架的間距可以是任意長(zhǎng)度。但是，實(shí)踐過程中熱伸縮空間受到很多因素的限制：

穿墻套管一般比管道外徑大2號(hào)以上

不論是立管還是水平管都是需要接橫支管的，所以在橫支管處的穿墻套管就成為了熱伸縮的一個(gè)重要因素。

從圖-1可知，管道允許伸縮量為[16mm，57mm]，在具體實(shí)踐過程中，可以靈活把握：管徑（包括管道外面的保溫層）比較小時(shí)，可以加大套管的尺寸，以便加大熱伸縮允許量。

熱伸縮量導(dǎo)致的管道彎曲應(yīng)力應(yīng)小于管道彎曲允許應(yīng)力

在采用L 型管道自然補(bǔ)償時(shí)，由于兩端采用固定支架固定，管道（一般在短臂固定支架處）產(chǎn)生非常大的彎曲應(yīng)力。為了緩解管道的彎曲應(yīng)力，應(yīng)該合理的控制熱伸縮量。

分割應(yīng)力的傳遞

在實(shí)踐的過程中，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)一些設(shè)備由于管道的熱應(yīng)力，導(dǎo)致設(shè)備移位，產(chǎn)生安全隱患。為了防止此類安全隱患，可以使用固定支架來分割應(yīng)力的傳遞。

從上述分析來看，設(shè)置固定支架時(shí)需要考慮：

a：控制伸縮量是否在預(yù)期范圍之內(nèi)；

b：管道的預(yù)應(yīng)力是否小于管道的允許應(yīng)力；

c：是否能合理的切斷了管道對(duì)固定設(shè)備的應(yīng)力。

設(shè)置補(bǔ)償器的分界：管道熱伸縮量和熱應(yīng)力的計(jì)算

在機(jī)電管線中，有各種溫度范圍的管道。

機(jī)電管線運(yùn)行過程中溫差情況 表-2

從表-2，可知大部分管道的溫差都比較小（運(yùn)行溫差更加?。?，基本上都是由于室內(nèi)空氣溫度變化引起的溫差，在設(shè)置固定支架后，其之間是否也需要設(shè)置伸縮接。這是實(shí)踐過程中比較模糊的地方。

假設(shè)固定支架之間不設(shè)置伸縮接，當(dāng)管道的熱應(yīng)力=管道允許壓應(yīng)力時(shí)，為不設(shè)置伸縮接的允許最大溫差。

從理論上來講當(dāng)鋼管溫差小于33℃時(shí)，可以不考慮熱膨脹補(bǔ)償?shù)膯栴}。

綜合考慮，安全系數(shù)與建筑機(jī)電中各管線的溫差，取33x0.6=20℃，作為是否設(shè)置熱膨脹的分界線。

從表-3中可知：建筑機(jī)電中需要考慮伸縮的管線有：熱水管道、蒸汽管道、冷凍水管道、冷卻水管道。

這個(gè)結(jié)論也與工程實(shí)踐是一致的。也為給水管道是否需要設(shè)置膨脹節(jié)提供了理論依據(jù)。

有了上述的相關(guān)分析，就可以為設(shè)置固定支架與伸縮接提供相應(yīng)的程序：1）根據(jù)套管的預(yù)留空間，明確預(yù)期的最大伸縮空間。

2）根據(jù)管道運(yùn)行溫差和最大伸縮空間，計(jì)算出最大間距。根據(jù)計(jì)算的間距布置固定支架位置（最外段和轉(zhuǎn)彎處考慮自然伸縮）。

3）查看需要切斷應(yīng)力傳遞的位置，設(shè)置固定支架。

4）在固定支架之間考慮熱膨脹（直管道考慮伸縮接，轉(zhuǎn)彎處考慮自然補(bǔ)償）。

5）合理調(diào)整

有以上五個(gè)步驟后，剩下的部分主要為計(jì)算固定支架的受力情況了。

案例：固定支架受力分析

以G3（3#固定支架）為例

假設(shè)本系統(tǒng)為空調(diào)水系統(tǒng)，水泵揚(yáng)程30m，A3為DN300的無縫鋼管，L1=10m；L2=20m；L3=25m；（L6+L5+L4+L3+L2）=120m;膨脹水箱高度比F1高出3m（已考慮膨脹水箱中水位）。溫差為65℃。

G3固定支架豎直方向受力：

1）管道自身的重量和保溫材料的重量fg

fg=（L3+L2）x701N/m=45（m）x701（N/m）=31545N

2）補(bǔ)償器的彈性力

ft=298N/mm*0.012（mm/m.℃）*65*25=5811N

3）水壓力

fn=Pn.A=1000*9.8*（120+3+30）*0.074=110956N

G3固定支架豎直方向合力：

Fg++fn=148.3KN.

說明：1）為保證安全沒有考慮自然補(bǔ)償對(duì)G3的豎向反作用力；

2）計(jì)算中使用的參數(shù)為相應(yīng)手冊(cè)中查詢，未一一列出出處。

3）豎直立管摩擦力比較小未考慮。

4）為了計(jì)算支架的最大受力，考慮水泵運(yùn)行時(shí)支架的受力狀況，且做了相應(yīng)的簡(jiǎn)化（未考慮水管內(nèi)水對(duì)管道的摩擦力）。

從上述計(jì)算來看一根立管對(duì)固定支架的力高達(dá)100KN，一般來講高層建筑是集中水管井，固定支架為整體設(shè)置，如此算來，固定支架承受的力可達(dá)800~1000KN.如此大的推力，對(duì)固定支架和結(jié)構(gòu)是相當(dāng)大的考驗(yàn)。

在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)過程中固定支架的設(shè)置一直是其薄弱環(huán)節(jié)，即使圖紙中明確了固定支架的位置，也沒有明確固定支架的受力大小。

為安全事故留下了巨大的隱患，特別是高層建筑更是如此。