CN105402868A - 一种用于超高层建筑内大口径空调立管的固定支架*** - Google Patents

一种用于超高层建筑内大口径空调立管的固定支架*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于超高层建筑内大口径空调立管的固定支架***，用以支撑管井内并排设置的若干空调立管，所述若干立管分为n组，n≥2，该固定支架***包括若干层支架，每层支架具有两根垂直固接的第一主梁和第二主梁，两主梁分别与管井墙面上预埋的第一埋铁锚板和第二埋铁锚板平行，且各自的一端分别与两埋铁锚板固接，在各立管的至少一侧及各立管之间设有副梁，副梁的两端分别与一主梁和与该主梁相平行的埋铁锚板固接；所述若干空调立管分为n组，每组支架在包围该组空调立管的主梁和副梁上分别支撑有与空调立管焊接的固定支座。本发明能够在保证立管正常运行和支架足够强度的前提下，实现在有限管井空间内对大口径空调立管的安全支撑。

Description

一种用于超高层建筑内大口径空调立管的固定支架***
技术领域
本发明涉及建筑室内大型空调立管的固定安装技术，更具体地说，涉及一种用于超高层建筑内大口径空调立管的固定支架***。
背景技术
在超高层建筑的空调水***工程中，空调立管均在管井中竖直布置。为了保证空调立管能够能安全可靠的安装和运行，一般均在空调立管底部层设置固定支架用于支撑载荷，其他层设置导向支架、且顶部设置膨胀节用于温度变化引起的热变形释放，其中底层的固定支架是支撑整个管道***的最关键部件。由于楼层很高，循环冷却水量大，因而空调立管的管径大、管线长，加上管井的空间有限，给管道固定支架的设计带来了巨大的挑战，而固定支架设计的合理性将影响到工程的造价成本、管道***的结构安全可靠性等诸多方面。因此，对超高层建筑管井内的管道固定支架进行严格的设计优化是十分必要的。
在现有技术中，大口径空调立管的固定支架主要采用横担式固定支架实现，如发明ZL201420586938.1公开的《一种用于大口径空调立管的横担式固定支架》。这种固定支架如图1所示，以工字钢横担1a、1b和1c作为支撑结构，所有空调立管均在同一层以单板加筋(即采用单块斜支撑钢板3)的支撑方式固定在横担1a、1b和1c上，并在空调立管与斜支撑钢板3'之间增设弧板2'，虽然弧板2'能增大固定支架和空调立管之间的焊接接触面积，有效地防止了大口径空调立管与固定支架之间的脱离。但这主要适用于DN(管径)不超过500mm的管道。对于超高层建筑内竖直高度达160米以上、承压高达3.0Mpa、且DN≥700mm的空调立管，如果依然仅设置一层支架，经过严格的力学计算，则该支架需要选择很大型号的型钢，导致支架非常大才能进行支撑，因而其所需占用的管井空间和面积都将非常大，对于空间有限的管井，这样的支架难以实现安装。特别是在相邻立管的间隙设计已经不能改变的情况下，决定了支架副梁的型钢选型不可能更大。此外，单板加筋的支撑方式会导致支撑强度不够，可能因管道载荷过大而导致固定支架破坏。综上因素，这给超高层建筑内超大空调立管的固定支撑技术带来较大的技术挑战。
因此，目前迫切需要对超高层建筑内大口径空调立管的固定支架进行重新优化设计，以达到在有限的管井空间内实现对超大空调立管的安全支撑目的。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种用于超高层建筑内大口径空调立管的固定支架***，在保证有足够的强度的前提下，实现在有限管井空间内对大口径空调立管的安全支撑。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于超高层建筑内大口径空调立管的固定支架***，用以支撑超高层建筑管井内并排设置的若干空调立管，所述若干空调立管分为n组，n≥2，该固定支架***包括若干层支架，每层支架具有两根相互垂直固接的第一主梁和第二主梁，所述两主梁分别与管井两个相互垂直的墙面上预埋的第一埋铁锚板和第二埋铁锚板相平行，且各自的一端分别与两埋铁锚板固接，在各空调立管的至少一侧及各空调立管之间设有副梁，所述副梁的两端分别与一主梁和与该主梁相平行的埋铁锚板固接；
其中，所述若干层支架对应空调立管的组数分为n组，一组支架支撑一组空调立管，每组支架在包围该组空调立管的主梁和副梁上分别支撑有与空调立管焊接的固定支座。
进一步地，各组的支架间隔设置。
优选地，所述固定支座包括一弧板、一托板和至少两块支撑筋板，所述支撑筋板固定在所述托板上，并与所述弧板的外弧面固接。
优选地，所述弧板的内弧面与空调立管焊接，所述托板通过紧固件固定在所述主梁和副梁上。
优选地，所述托板与所述主梁和副梁之间设有垫块。
优选地，所述垫块为木托。
进一步地，所述第一埋铁锚板和第二埋铁锚板上焊接有支撑所述主梁和副梁的牛腿结构。
优选地，所述牛腿结构包括一顶板、一底板和至少两块加强筋板，所述顶板与所述底板垂直固接，所述加强筋板垂直固接于所述底板与所述顶板之间。
优选地，所述顶板的顶面与所述底板的顶面齐平。
优选地，所述底板固定在所述第一埋铁锚板和第二埋铁锚板上，所述顶板支撑在所述主梁和副梁下方。
进一步地，管井内还设有与第一主梁平行的第一主体结构梁，所述第二主梁的另一端与所述第一主体结构梁固接。
优选地，所述第二主梁的另一端焊接有一金属板，所述金属板通过紧固件固定在所述第一主体结构梁上。
进一步地，，所述第二主梁的下方还设有对其进行支撑的第二主体结构梁。
优选地，所述第二主梁与所述第二主体结构梁之间浇筑有混凝土。
在一个优选的实施例中，空调立管的数量为三根，分为两组，两侧的两空调立管为一组，中间的空调立管为一组；所述若干层支架分为两组，一组支架在包围两侧空调立管的主梁和副梁上分别支撑有与空调立管焊接的固定支座，另一组支架在包围中间空调立管的主梁和副梁上分别支撑有与空调立管焊接的固定支座，两组支架每两层错层设置。
综上所述，本发明设置了多层支架分担空调立管的载荷，与现有技术的单层支架相比，本发明每层支架所需的结构尺寸显然更小，相应地，所需占用的管井空间将更小；同时，本发明通过将空调立管和支架层分别分为N组，并使每组中的各支架仅在包围其中一组空调立管的主梁和副梁上支撑有与空调立管焊接的固定支座，因而无需对全部空调立管进行单层内支撑，这样可以进一步减小各层支架所需的结构尺寸，而且各组中的支架交错间隔的设置又可使得结构平衡稳定。此外，经力学计算，本发明相邻层较短距离内管道的热变形很小，可以通过支架的较小变形吸收，不致产生较大热应力对支架的强度产生破坏。而且，本发明的固定支座具有至少两块支撑筋板，与现有技术采用单块筋块相比显然更加牢固；牛腿结构的设置又可对横梁框架进行补强，能够进一步提高固定支架***的安全性。
附图说明
图1是现有技术的一种用于大口径空调立管的横担式固定支架的俯视图；
图2是本发明一种用于超高层建筑内大口径空调立管的固定支架***的主视示意图；
图3是图2中的第N+1层、N+2层支架的俯视图，为便于说明，加上了建筑管井内的混凝土墙体以及第一、第二主体结构梁；
图4是图3的右视图，其中省略了第一、第二主体结构梁以及建筑管井内的混凝土墙体；
图5是图2中的第N层、N-1层支架的俯视图，为便于说明，加上了建筑管井内的混凝土墙体以及第一、第二主体结构梁；
图6是图5的右视图，其中省略了第一、第二主体结构梁以及建筑管井内的混凝土墙体；
图7是本发明中固定支座的立体结构图；
图8是本发明中牛腿结构的立体结构图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明中的具体实施例作进一步详细说明。
请参阅图2至图8，本发明，即一种用于超高层建筑内大口径空调立管的固定支架***，通常应用于超高层建筑管井内支撑大口径、大落差、中承压空调立管。如图2所示，示例性地示出了该固定支架***包括用以支撑三根并排大口径空调立管17、18、19的多层支架中的四层支架，即第N层、N-1层、N+1层和N+2层支架。其中，如图所示，第N层、N-1层支架用以支撑两侧的第一、第三空调立管17、19，第N+1层、N+2支架用以支撑中间的第二空调立管18，以此类推，每两层交错一次。
结合图2、3、4可知，第N+1层、N+2层支架包括第一埋铁锚板1、第二埋铁锚板2、第一主梁3、第二主梁4、第一副梁5、第二副梁6、第三副梁7、固定支座8、牛腿结构9、木托10、螺栓11、金属板12、第一主体结构梁13和第二主体结构梁14。如图3所示，第一埋铁锚板1和第二埋铁锚板2分别埋设固定在管井的钢筋混泥土剪力墙墙体的两个相互垂直的第一墙面15和第二墙面16上；第一主梁3平行于第一墙面15设置，其一端与第二埋铁锚板2焊接，以通过该第二埋铁锚板2垂直地固定至第二墙面16，且第一主梁3与第二埋铁锚板2之间还通过一牛腿结构9进行补强，第一主梁3的另一端与第二主梁4采用多面角焊形式垂直连接。第二主梁4平行于第二墙面16设置，其一端与第一埋铁锚板1焊接，以通过该第一埋铁锚板1垂直地固定至第一墙面15，第二主梁4的另一端与金属板12(优选为钢板)焊接，该金属板12再通过螺栓11等紧固件固定在平行于第一墙面15的第一主体结构梁13(优选为钢结构梁)上，第二主梁4的下方设有与其平行的第二主体结构梁14，优选为钢结构梁，对其进一步支撑，且第二主梁4与第二主体结构梁14之间的间隙采用混凝土浇筑；第一副梁5、第二副梁6、第三副梁7相互平行、间距相等，其中第一副梁5位于第二墙面16与第一空调立管17之间，第二副梁6位于第一空调立管17与第二空调立管18之间，第三副梁7位于第二空调立管18与第三空调立管19之间，并且它们的一端分别与第一主梁3垂直焊接，另一端分别与第一埋铁锚板1垂直焊接，以通过该第一埋铁锚板1固定在第一墙面15上。在本发明的另一个未示出的可选实施例中，管井内不设置在第一主体结构梁13，第二主梁4的另一端仅延伸至与第一主梁3相接。
请再次参阅图3所示，在第N+1层和N+2层采用中间管固定方式，即在第一主梁3、第二副梁6、第三副梁7与第二空调立管18之间分别设置一固定支座8对中间的第二空调立管18进行支撑，而对两侧的第一、第三空调立管19不提供任何支撑结构。由于第二副梁6和第三副梁7支撑空调立管18而承压受力，为了防止因承受的压力过大导致它们从第一埋铁锚板1上脱落而采用牛腿9在两者与1之间进行补强。而此时第一副梁5并不直接承受空调立管的重量，所以不需要采用牛腿结构9对其进行补强。
对于两侧空调立管的支撑，则在第N+1层和N+2层的相邻两层采用固定支座实现。与前述第N+1层和N+2层支架相比，如图2、5和6所示，第N层和N-1层支架上的固定支座8仅支撑两侧空调立管，即在第一主梁3、第一副梁5和第二副梁6与第一空调立管17之间分别设置一固定支座8对第一空调立管17进行支撑；同时在第一主梁3、第二主梁4和第三副梁7与第三空调立管19之间分别设置一固定支座8对第三空调立管19进行支撑。由于此时第一副梁5、第二副梁6和第三副梁7均直接承受空调立管的重量，因而第一副梁5、第二副梁6、第三副梁7与第一埋铁锚板1之间均通过牛腿结构9补强。
对比图3和图5可知，假设需要在同一层支架对三根空调立管同时进行支撑，则第二空调立管18左右两侧需分别设置两根副梁，以用于分别支撑第一空调立管17和第二空调立管18、以及第二空调立管18和第三空调立管19，或者副梁6和7采用大尺寸高强度的梁，这样显然需要更大的管井空间。本发明采用双层错置的方式对空调立管进行支撑固定，使得无需对全部空调立管进行逐层支撑，因而采用的副梁强度和尺寸得以减小，进而减小整体支架的重量和占用的管井空间面积。
本发明的固定支座8如图7所示，包括一弧板81、两块支撑筋板82和一矩形钢托板83(也可以是其它材料的托板)，其中，各支撑筋板82与弧板81的外弧面811通过双面角焊连接，并且其底面与钢托板83同样通过双面角焊垂直连接，使得弧板81与钢托板83相互间基本垂直设置。为了增大固定支座8的强度，支撑筋板82的数量可以更多。当需要支撑左侧的第一空调立管17时，固定支座8的弧板81的内弧面812紧贴第一空调立管17的外壁并与其角焊连接，其钢托板83分别通过紧固件(未示出)固定在第一主梁3、第一副梁5和第二副梁6上，并且钢托板83与第一主梁3、第一副梁5和第二副梁6之间分别设有如图4和6所示位于其下方的木托10(也可以是其它形式的垫块)。当需要支撑中间的第二空调立管18时，固定支座8的弧板81的内弧面812紧贴第二空调立管18外壁并与其角焊连接，其钢托板83分别通过紧固件(未示出)固定在第一主梁3、第二副梁6和第三副梁7上，并且钢托板83与第一主梁3、第二副梁6和第三副梁7之间分别设有位于其下方的木托10；当需要支撑右侧的第三空调立管19时，固定支座8的弧板81的内弧面812紧贴第三空调立管19的外壁并与其角焊连接，其钢托板83分别通过紧固件(未示出)固定在第一主梁3、第二主梁4和第三副梁7上，并且钢托板83与第一主梁3、第二主梁4和第三副梁7之间分别设有位于其下方的木托10。
本发明的牛腿结构9如图8所示，包括一顶板91、一底板92和两块加强筋板93，其中，顶板91采用单面焊垂直地焊接在底板92上，并且顶板91的顶面911与底板92的顶面921齐平，各加强筋板93通过双面角焊垂直连接在焊接底板92与顶板91之间。为了增大牛腿结构9的强度，加强筋板93的数量可以更多。安装时，牛腿结构9的焊接底板92与相应的第一、第二埋铁锚板1、2焊接，顶板91支撑在相应的横梁(即第一主梁3、第一副梁5、第二副梁6和第三副梁7)下方，以对横梁起到补强作用，防止横梁承载能力不足而导致脱落。
本发明固定支架***的具体安装方法如下：首先，根据固定支架安装详图进行横梁3、4、5、6和7的下料，并完成各固定支架8和牛腿结构9的预制以及木托10、螺栓11和钢板12的准备；然后将各横梁3、4、5、6和7之间采用多面角焊连接，完成横梁框架；再将焊接成型后的固定支架8、牛腿结构9、横梁框架清洗干净，并做防腐处理；然后将横梁框架与第一、第二墙面16上的埋铁锚板1、2焊接连接，再焊接牛腿结构9，其中，横梁框架、埋铁锚板1和2、牛腿结构9之间均采用多面角焊连接；再采用四面角焊将固定支座8焊接在相应的横梁与空调立管之间，焊接时确保固定支架8的弧板81的中心、两块筋板间的对称轴与相应空调立管的圆心在同一直线上；最后，在固定支架8的钢托板83下方垫上木托10，并确保木托10与钢托板83对齐。
应该理解，在实际应用中，当空调立管数量为三根时，也可以每层支撑一根空调立管，每一层交错一次或者每三层交错一次，这需根据空调立管的具体情况(如空调立管的重量、管径大小以及空调立管间的高度落差)而定。
综上所述，本发明充分考虑了超高层建筑中大口径空调立管承载大、管井空间不足的特点，通过采用错层支撑、双板加筋固定支座支撑、以及牛腿结构补强的方式，既有效地避免了因空调立管载荷过大而导致固定支架破坏，又能有效解决了管井空间不足的问题。实践证明，本发明安全可靠、简单有效，提升了超高层建筑中承压空调水***大口径空调立管固定支撑的可靠性。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (15)

1.一种用于超高层建筑内大口径空调立管的固定支架***，用以支撑超高层建筑管井内并排设置的若干空调立管，所述若干空调立管分为n组，n≥2，其特征在于，该固定支架***包括若干层支架，每层支架具有两根相互垂直固接的第一主梁和第二主梁，所述两主梁分别与管井两个相互垂直的墙面上预埋的第一埋铁锚板和第二埋铁锚板相平行，且各自的一端分别与两埋铁锚板固接，在各空调立管的至少一侧及各空调立管之间设有副梁，所述副梁的两端分别与一主梁和与该主梁相平行的埋铁锚板固接；
其中，所述若干层支架对应空调立管的组数分为n组，一组支架支撑一组空调立管，每组支架在包围该组空调立管的主梁和副梁上分别支撑有与空调立管焊接的固定支座。
2.根据权利要求1所述的用于超高层建筑内大口径空调立管的固定支架***，其特征在于，各组的支架错层设置。
3.根据权利要求1所述的用于超高层建筑内大口径空调立管的固定支架***，其特征在于，所述固定支座包括一弧板、一托板和至少两块支撑筋板，所述支撑筋板固定在所述托板上，并与所述弧板的外弧面固接。
4.根据权利要求3所述的用于超高层建筑内大口径空调立管的固定支架***，其特征在于，所述弧板的内弧面与空调立管焊接，所述托板通过紧固件固定在所述主梁和副梁上。
5.根据权利要求4所述的用于超高层建筑内大口径空调立管的固定支架***，其特征在于，所述托板与所述主梁和副梁之间设有垫块。
6.根据权利要求5所述的用于超高层建筑内大口径空调立管的固定支架***，其特征在于，所述垫块为木托。
7.根据权利要求1所述的用于超高层建筑内大口径空调立管的固定支架***，其特征在于，所述第一埋铁锚板和第二埋铁锚板上焊接有支撑所述主梁和副梁的牛腿结构。
8.根据权利要求7所述的用于超高层建筑内大口径空调立管的固定支架***，其特征在于，所述牛腿结构包括一顶板、一底板和至少两块加强筋板，所述顶板与所述底板垂直固接，所述加强筋板垂直固接于所述底板与所述顶板之间。
9.根据权利要求8所述的用于超高层建筑内大口径空调立管的固定支架***，其特征在于，所述顶板的顶面与所述底板的顶面齐平。
10.根据权利要求9所述的用于超高层建筑内大口径空调立管的固定支架***，其特征在于，所述底板固定在所述第一埋铁锚板和第二埋铁锚板上，所述顶板支撑在所述主梁和副梁下方。
11.根据权利要求1所述的用于超高层建筑内大口径空调立管的固定支架***，其特征在于，管井内还设有与第一主梁平行的第一主体结构梁，所述第二主梁的另一端与所述第一主体结构梁固接。
12.根据权利要求11所述的用于超高层建筑内大口径空调立管的固定支架***，其特征在于，所述第二主梁的另一端焊接有一金属板，所述金属板通过紧固件固定在所述第一主体结构梁上。
13.根据权利要求1所述的用于超高层建筑内大口径空调立管的固定支架***，其特征在于，所述第二主梁的下方还设有对其进行支撑的第二主体结构梁。
14.根据权利要求13所述的用于超高层建筑内大口径空调立管的固定支架***，其特征在于，所述第二主梁与所述第二主体结构梁之间浇筑有混凝土。
15.根据权利要求2所述的用于超高层建筑内大口径空调立管的固定支架***，其特征在于，空调立管的数量为三根，分为两组，两侧的两空调立管为一组，中间的空调立管为一组；所述若干层支架分为两组，一组支架在包围两侧空调立管的主梁和副梁上分别支撑有与空调立管焊接的固定支座，另一组支架在包围中间空调立管的主梁和副梁上分别支撑有与空调立管焊接的固定支座，两组支架每两层错层设置。
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