冶金企业炼钢主厂房悬吊管雨水系统设计要点
来源：谷腾水网 阅读：3079 更新时间：2010-03-18 21:23
摘要 冶金企业炼钢主厂房在建筑形式上一般采用多跨联合钢结构，具有面积大、高度高、各跨之间高度变化大、跨度大等特点。本文介绍了冶金企业炼钢主厂房悬吊管雨水系统设计时所须注意的一些要点，也可作为相似工程大型重工业厂房雨水排水系统设计时的参考。
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
冶金企业炼钢主厂房在建筑形式上一般采用多跨联合钢结构，通常具有以下特点：①厂房面积大，炼钢主厂房(包括连铸)的面积有几万到十几万平方米不等；②厂房高度高、各跨之间高度变化大，厂房净空高度最高处可接近70m，最低处仅为十几米；③厂房跨度大，厂房内各柱列间的跨度一般在18~24m左右。
悬吊管雨水系统因系统简便、可靠性高，仍是炼钢主厂房雨水排水设计时首选的方案，目前国内各大钢厂均普遍采用。悬吊管雨水系统由天沟、雨水斗、悬吊管、排水立管及排出管组成。悬吊管雨水系统的管材均采用焊接钢管。
本文结合某大型冶金企业炼钢主厂房的工程实例，介绍了悬吊管雨水系统设计时所须注意的一些要点，如悬吊管的平面布置、悬吊管管径的选定、悬吊管系统立管的设计以及悬吊管雨水系统排出管的设计等，也可作为相似工程大型重工业厂房雨水排水系统设计时的参考。
2.炼钢主厂房悬吊管雨水系统的特点
2.1多斗排水系统
炼钢主厂房悬吊管雨水系统的最主要的特点就是多斗排水系统。
根据《建筑给水排水设计手册》，雨水排水系统宜采用单斗排水，当采用多斗排水时，每根悬吊管接入的雨水斗不多于4个。但对于炼钢主厂房而言，厂房内工艺设备众多，在屋面雨水的收集和排放上，无法采用单斗排水；另外，即便能将各雨水立管接至厂房地坪以下，因厂房内地下设备基础众多且布置复杂，也很难设置埋地管道将雨水排至厂房外雨水井。对于每根悬吊管，其所承担的雨水斗的数量也往往超过了4个，有时甚至可以超过8个。
2.2悬吊管管径大
炼钢主厂房面积大，例如年产钢400万吨的转炉炼钢主厂房(包括连铸)，其面积就超过了75000平方米以上；年产钢500万吨的转炉和电炉的碳钢与不锈钢联合生产线主厂房，其面积更是可达到十几万平方米；年产钢60~100万吨的电炉炼钢主厂房，其面积也接近50000平方米。按照国内大型钢厂的惯例，炼钢厂等重要的生产单位，其屋面雨水重现期通常按5年设计、15年校核。因此，雨水计算量普遍较大，悬吊管的管径也较大，雨水悬吊管管径最大可至DN700~DN800。
2.3悬吊管管道较长
由于采用了多斗排水系统，且厂房面积大，悬吊管需要跨越厂房敷设，因此悬吊管的长度也较长，目前在实际工程中，悬吊管的长度达到了150m。
2.4悬吊管系统荷载重量大
悬吊管系统，管径较大的，其单位长度管道的荷载重量可达700~800kg/m(包括管道中的水)，对厂房屋面、柱列结构以及地下基础部分的设计均有着较大的影响。
3.工程实例介绍
附图1为某大型冶金企业的转炉炼钢主厂房(不包括连铸部分)。该厂房1~12轴柱列总长度约276m，F~K轴柱列总长度约96m。
整个主厂房按功能来划分，其中F~G跨为钢水接受跨，G~H跨为精炼跨，H~J跨为转炉跨，J~K跨为加料跨。整个屋面情况为：F~H列为一整块屋面，屋面从H列以1/20的坡度坡向F列，F列处屋面标高约为48.470m，H列处屋面标高约为50.850m；H~J列为一整块屋面，屋面从J列以1/20的坡度坡向H列，J列处屋面标高约为67.500m，H列处屋面标高约为65.978m；K~J列为一整块屋面，屋面从J列以1/20的坡度坡向K列，J列处屋面标高约为40.500m，K列处屋面标高约为39.650m；
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本文结合该工程实例对重力流悬吊管雨水系统设计要点进行分析。
4.炼钢主厂房悬吊管雨水系统设计要点
4.1悬吊管的平面布置
4.1.1屋面分析及悬吊管平面位置的确定
在进行悬吊管的平面布置时，首先要对整个屋面进行分析，判断应该在何处设置悬吊管。
炼钢主厂房的屋面通常可按标高的不同以及坡向的不同分为几块独立的屋面，但并非每块独立的屋面均要设置独立的悬吊管。在具体设计工作时，应尽量减少悬吊管的使用，因为悬吊管具有管径大、荷载重量大等特点，设置悬吊管，总会给整个厂房的结构设计增加难度。通常的做法是，在同一坡度方向上的最低的屋面下设置悬吊管。
以本文工程实例做分析，H~J列为一整块屋面，雨水是由J列坡向H列的；F~H列也为一整块屋面，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列之间的屋面的最低处，因此，悬吊管应设置在F列。在整个屋面上，H列有较大的高差变化，但是H~J列屋面的雨水可以通过雨水立管排放至F~H列屋面上，再由F列悬吊管收集。
K~J列为一整块屋面，雨水是由J列坡向K列的，K列是K~J列之间的屋面的最低处，因此，悬吊管应设置在K列。
对于本工程实例而言，近30000平方米的主厂房，仅在K、F列设置了雨水悬吊管。
4.1.2悬吊管的排水方向
在悬吊管的平面位置确定后，接下来需要确定的是悬吊管的排水方向。悬吊管可以将其承担的屋面雨水收集后，从一个方向以一根立管排下，也可以从厂房两端按双向排水至两根雨水排水立管排下。
在一般情况下，优先考虑双向排水，因为可以减小悬吊管的管径，降低悬吊管的重量荷载以及悬吊管对土建的影响，从而降低工程造价。从附图1的工程实例来看，正是采取了双向排水的方法。F列的悬吊管分别接至F/1和F/12柱的两根雨水排水立管。但是，如果有特殊情况，例如，厂房的另一端需要扩建，无法设置雨水立管，则只能采取单向排水的方式。
4.2悬吊管管径的选定
根据《建筑给水排水设计规范》，工业厂房大型屋面雨水排水宜按压力流设计。在确定悬吊管的管径时，可以根据设计降雨强度、汇水面积、径流系数，并按照压力流悬吊管设计流速不宜小于1.0m/s等采用相关公式进行计算并选择管径。
由于这种多斗排水系统每根悬吊管所承担的雨水斗的数量比一般的悬吊管系统承担的雨水斗数量多出较多，水中的掺气量也多，而且雨水悬吊管的长度也较长，因此，水流阻力肯定大，在实际工程时，将根据公式计算所得的管径适当
