摘要 冶金企業(yè)煉鋼主廠房在建筑形式上一般采用多跨聯(lián)合鋼結(jié)構(gòu)，具有面積大、高度高、各跨之間高度變化大、跨度大等特點(diǎn)。本文介紹了冶金企業(yè)煉鋼主廠房懸吊管雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)所須注意的一些要點(diǎn)，也可作為相似工程大型重工業(yè)廠房雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)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(yè)煉鋼主廠房在建筑形式上一般采用多跨聯(lián)合鋼結(jié)構(gòu)，通常具有以下特點(diǎn)：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(nèi)各柱列間的跨度一般在18~24m左右。
懸吊管雨水系統(tǒng)因系統(tǒng)簡便、可靠性高，仍是煉鋼主廠房雨水排水設(shè)計(jì)時(shí)首選的方案，目前國內(nèi)各大鋼廠均普遍采用。懸吊管雨水系統(tǒng)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(tǒng)的管材均采用焊接鋼管。

本文結(jié)合某大型冶金企業(yè)煉鋼主廠房的工程實(shí)例，介紹了懸吊管雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)所須注意的一些要點(diǎn)，如懸吊管的平面布置、懸吊管管徑的選定、懸吊管系統(tǒng)立管的設(shè)計(jì)以及懸吊管雨水系統(tǒng)排出管的設(shè)計(jì)等，也可作為相似工程大型重工業(yè)廠房雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的參考。

2.煉鋼主廠房懸吊管雨水系統(tǒng)的特點(diǎn)

2.1多斗排水系統(tǒng)

煉鋼主廠房懸吊管雨水系統(tǒng)的最主要的特點(diǎn)就是多斗排水系統(tǒng)。

根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計(jì)手冊》，雨水排水系統(tǒng)宜采用單斗排水，當(dāng)采用多斗排水時(shí)，每根懸吊管接入的雨水斗不多于4個(gè)。但對于煉鋼主廠房而言，廠房內(nèi)工藝設(shè)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(nèi)地下設(shè)備基礎(chǔ)眾多且布置復(fù)雜，也很難設(shè)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(dān)的雨水斗的數(shù)量也往往超過了4個(gè)，有時(shí)甚至可以超過8個(gè)。

2.2懸吊管管徑大

煉鋼主廠房面積大，例如年產(chǎn)鋼400萬噸的轉(zhuǎn)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(chǎn)鋼500萬噸的轉(zhuǎn)爐和電爐的碳鋼與不銹鋼聯(lián)合生產(chǎn)線主廠房，其面積更是可達(dá)到十幾萬平方米；年產(chǎn)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(nèi)大型鋼廠的慣例，煉鋼廠等重要的生產(chǎn)單位，其屋面雨水重現(xiàn)期通常按5年設(shè)計(jì)、15年校核。因此，雨水計(jì)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(tǒng)，且廠房面積大，懸吊管需要跨越廠房敷設(shè)，因此懸吊管的長度也較長，目前在實(shí)際工程中，懸吊管的長度達(dá)到了150m。

2.4懸吊管系統(tǒng)荷載重量大   

懸吊管系統(tǒng)，管徑較大的，其單位長度管道的荷載重量可達(dá)700~800kg/m(包括管道中的水)，對廠房屋面、柱列結(jié)構(gòu)以及地下基礎(chǔ)部分的設(shè)計(jì)均有著較大的影響。

3.工程實(shí)例介紹

附圖1為某大型冶金企業(yè)的轉(zhuǎn)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(xiàn)~K軸柱列總長度約96m。

整個(gè)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(zhuǎn)爐跨，J~K跨為加料跨。整個(gè)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(xiàn)列處屋面標(biāo)高約為48.470m，H列處屋面標(biāo)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(biāo)高約為67.500m，H列處屋面標(biāo)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(biāo)高約為40.500m，K列處屋面標(biāo)高約為39.650m；

本文結(jié)合該工程實(shí)例對重力流懸吊管雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析。

4.煉鋼主廠房懸吊管雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

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(jìn)行懸吊管的平面布置時(shí)，首先要對整個(gè)屋面進(jìn)行分析，判斷應(yīng)該在何處設(shè)置懸吊管。

煉鋼主廠房的屋面通?？砂礃?biāo)高的不同以及坡向的不同分為幾塊獨(dú)立的屋面，但并非每塊獨(dú)立的屋面均要設(shè)置獨(dú)立的懸吊管。在具體設(shè)計(jì)工作時(shí)，應(yīng)盡量減少懸吊管的使用，因?yàn)閼业豕芫哂泄軓酱蟆⒑奢d重量大等特點(diǎn)，設(shè)置懸吊管，總會(huì)給整個(gè)廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shè)置懸吊管。

以本文工程實(shí)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(xiàn)列是J~F列之間的屋面的最低處，因此，懸吊管應(yīng)設(shè)置在F列。在整個(gè)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(yīng)設(shè)置在K列。

對于本工程實(shí)例而言，近30000平方米的主廠房，僅在K、F列設(shè)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(dān)的屋面雨水收集后，從一個(gè)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(yōu)先考慮雙向排水，因?yàn)榭梢詼p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(jià)。從附圖1的工程實(shí)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(kuò)建，無法設(shè)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(jù)《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》，工業(yè)廠房大型屋面雨水排水宜按壓力流設(shè)計(jì)。在確定懸吊管的管徑時(shí)，可以根據(jù)設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度、匯水面積、徑流系數(shù)，并按照壓力流懸吊管設(shè)計(jì)流速不宜小于1.0m/s等采用相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算并選擇管徑。

由于這種多斗排水系統(tǒng)每根懸吊管所承擔(dān)的雨水斗的數(shù)量比一般的懸吊管系統(tǒng)承擔(dān)的雨水斗數(shù)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(shí)際工程時(shí)，將根據(jù)公式計(jì)算所得的管徑適當(dāng)