CN103603467A - 管中管结构及其加工制作方法和安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种管中管结构，包括外管和设置在外管中的内管。所述内管外部套接多个连接板，所述连接板固定在外管中，所述内管上设置柱顶套管和柱底套管，所述柱顶套管套设在内管的顶端，其内径比柱底套管的外径大，所述柱底套管套接在内管的底端，且其内径比内管的外径大；所述内管的顶端从柱顶套管中突出，所述柱底套管从内管的底端突出。该结构具有加工精度高，方便对接的优点。本发明还提供该管中管结构的工制作方法和安装方法。
Description
技术领域
本发明属于建筑施工领域，尤其涉及一种管中管结构及其加工制作方法和安装方法。
背景技术
随着国内建筑业的大力发展，国内建筑师开始将一些新的设计理念赋予给现代建筑。将设备管道布设于结构柱内，既优化了建筑外观，又减少设备管道在使用过程中受到外力损害的机率，同时为建筑设备管道布设提供了一种新的思路，近年来大量运用于钢筋混凝土结构中。
基于这种思路，钢结构工程中也有设计师将设备管道设置于钢管柱内。施工时结构钢管柱和设备管道均须分段对接，这种钢结构“管中管”施工时，内管的对接难度大，而国内类似工程实例少，技术不成熟且适用性不广。
例如，首都机场T3A航站楼钢管柱内虹吸雨水管施工时，由于钢管柱分节安装，因此柱内雨水管同样分节安装。在钢管柱制作时，在管内每隔一段距离设置一支架，通过支架将雨水管道穿引在钢管柱内。吊装时雨水管道随钢管柱一起起吊，待钢管柱安装固定完成并验收通过后，进行雨水管道的连接。连接方式有两种：在允许的条件下施工人员通过钢管柱上口进入柱内，对雨水管进行焊接连接；在空间较小部位采用承插连接，吊装前先将内管（雨水管）提高300mm，做临时固定，钢管柱安装固定完成并验收通过后，拆除临时固定，采用承插连接，承插深度为100mm，承插口采用膨胀水泥封口。这种结构及安装方式至少具有以下缺点：
（1）施工时，操作人员需进入外管（钢管柱）内部，然而外管内的管道、加劲板布设复杂，操作空间狭小，作业人员的安全和内管（雨水管）连接质量无法有效保障。
（2）外管安装固定完成后再对接内管，对精度要求十分高，一旦外管或内管精度偏差略大，调整和修改工作便很难实施。
（3）该技术在实施时有很大局限性，内管焊接连接依赖于外管内空间大小，而内管由上往下承插施工则仅对只有主管的内管施工适用，若内管存在穿过外管管壁的支管，此方法将不能使用。
针对以上情况，设计一种操作便捷，适用性广的钢结构“管中管”施工方法，对“管中管”在钢结构工程的设计与运用有重大推动作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种管中管结构及其加工制作方法和安装方法，具有加工精度高，方便对接的优点。
为解决上述技术问题，本发明提供一种管中管结构，包括外管和设置在外管中的内管。所述内管外部套接多个连接板，所述连接板固定在外管中，所述内管上设置柱顶套管和柱底套管，所述柱顶套管套设在内管的顶端，其内径比柱底套管的外径大，所述柱底套管套接在内管的底端，且其内径比内管的外径大；所述内管的顶端从柱顶套管中突出，所述柱底套管从内管的底端突出。
进一步地，每一连接板包括圆形端和由圆形端的一直径两端点的切线及平行于该直径的线段所围成的连接端；所述圆形端设置有孔径大于内管外径的套孔。
进一步地，所述外管内部设有水平加劲板，所述连接板的连接端焊接固定在外管的管壁上或外管的水平加劲板上。
进一步地，所述内管上设置支管，所述外管的管壁上设置有供内管的支管穿过的壁孔。
进一步地，所述柱顶套管的内径比柱底套管的外径大10～30毫米，所述柱底套管的内径比内管的外径大10～30毫米。
进一步地，所述柱顶套管的高度为80～150毫米，柱底套管高度为柱顶套管高度的2～3倍。
进一步地，所述连接板包括柱顶连接板和下端连接板，所述柱顶连接板和中间连接板间隔预定距离；所述柱顶套管焊接固定在柱顶连接板上。
进一步地，所述连接板还包括套设固定于顶住连接板和下端连接板之间的中间连接板。
进一步地，所述套孔的内径大于内管的外径，且所述下端连接板的套孔内径大于柱顶连接板和中间连接板的套孔内径。
进一步地，所述柱顶连接板以及中间连接板的套孔内径比内管外径大2～5毫米，而下端连接板的套孔内径比内管外径大8～15毫米。
进一步地，所述柱顶连接板和中间连接板的圆形端均通过角焊缝焊接固定在内管上，所述下端连接板与内管的管壁之间预留有间隙。
本发明还提供一种管中管结构的加工制作方法，包括以下步骤：制作一外管；在一内管的预定位置分别焊接安装柱顶连接板柱底套管、柱顶套管；将组装完成的内管穿引至外管内；调整内管在外管内的位置到指定位置并进行临时固定；将套设在内管上的柱顶连接板焊接固定至外管中；完成内管和外管的固定组装后，在外管内的预定位置安装下端连接板。
进一步地，制作外管时在外管上设置好供内管的支管穿过的壁孔，且在连接板焊接固定在外管上之前安装内管的支管，所述支管穿过外管的壁孔；在内管穿引至外管内之前还在内管的预定位置焊接安装中间连接板并在内管穿引至外管内后将中间连接板焊接固定至外管上；所述下端连接板与内管的管壁之间预留有间隙，以调整和约束内管的位移。
本发明还提供一种管中管结构的安装方法，包括以下步骤：将制作为一体的管中管结构整体地吊装到对应位置，与下一节柱距离预定距离时，使外管的耳板对应；然后缓慢下降塔吊，使内管和外管均与下一节柱对位；将塔吊缓慢上升预定位移，将封口材料填充至下节柱的柱顶套管内；沿上升线路逆向缓慢下降管中管结构，使内管的柱底套管嵌套于下一节柱的内管和柱顶套管之间，管中管结构与下一节柱对接到位，所述柱底套管与内管之间以及柱底套管与下一节柱的柱顶套管之间通过所述封口材料进行封口。
进一步地，所述上一节柱的柱底套管伸入在下一节柱的柱顶套管与内管之间，所述下一节柱的内管伸入上一节柱的柱底套管中，从而实现上下节柱之间的嵌套。
进一步地，所述两对接的节柱的内管之间留有预定间隙，所述上一节柱的柱底套管与下一节柱的柱顶连接板之间留有预定间隙。
进一步地，所述两对接的节柱的内管之间的预定间隙为8-15毫米，所述上一节柱的柱底套管与下一节柱的柱顶连接板之间的预定间隙为3-8毫米。
进一步地，所述封口材料为膨胀水泥或聚氨酯膨胀泡沫胶。
进一步地，该安装方法还包括在管中管结构中浇注混凝土，每次浇注完成后对内管进行冲水。
进一步地，塔吊上升时通过耳板上的夹板约束管中管结构的提升线路。
与现有技术相比较，本发明通过将内管和外管在安装前制作加工成一体，提高加工精度，并方便节柱间的对接。此外，管中管结构中套管和内管以及连接板套孔和内管之间的关系，使该结构在制作加工以及安装时的可调性提高。
附图说明
图1是本发明实施例所提供的管中管的一节内管的示意图。
图2是图1所示内管的柱顶节点的放大示意图。
图3是图1所示内管的中间连接节点的放大示意图。
图4是图1所示内管的下端连接节点的放大示意图。
图5是图1所示内管的柱底节点的放大示意图。
图6是两内管连接的部分的放大剖视图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的实施例所提供的管中管节柱包括外管和内管，内管通过多个连接板连接固定在外管中。其中，外管例如为钢管柱，内管例如为空调冷凝水管。外管的对接节点按常规节点设计，并设置耳板辅助安装时定位。外管内部设有水平加劲板（图未示）。根据需要，外管的管壁上还可以设置供内管的支管穿过的壁孔。节柱之间的内管通过套管实现对接。
请参看图1至图6，连接板按预定间隔套接固定在内管10外，连接板焊接固定到外管（图未示）内部，从而使内管10得以固定在外管中。根据外管分段分节长度，在内管10上设置多个连接点，并在连接点处设置连接板。具体地，每节柱内的内管10外套设有柱顶连接板32和下端连接板34。根据外管分段分节长度，每节柱内的内管10外还套设固定有位于顶住连接板32和下端连接板34之间的中间连接板36。例如，若节柱较短，节柱的内管10外可以只设置柱顶连接板32和下端连接板34；若节柱较长，节柱的内管10外可以增设一个或多个中间连接板36，且中间连接板36的个数需根据节柱的长度进行增减，以满足固定内管10的要求。根据需要，内管10上可设置支管12及其他附属构件。
各连接板均大致呈马蹄形，包括圆形端和由圆形端的一直径两端点的切线及平行于该直径的线段所围成的连接端。其中，圆形端设置有套孔，套孔的孔径大于内管10的外径，内管10穿入套孔内。柱顶连接板32和中间连接板34的圆形端均通过角焊缝焊接固定在内管10的预定位置，以固定内管的位置，而连接端均焊接于外管的管壁上或外管中的水平加劲板上。下端连接板34的连接端344焊接于外管的管壁上或外管中的水平加劲板上，下端连接板34的圆形端与内管10之间留有间隙，用于调节和约束内管10位移，不需要与内管之间焊接。
各连接板32、34、36的水平位置根据内管10的位置确定，竖直位置靠近外管内的水平加劲板为佳，同时需要满足现行规范的距离要求。柱顶连接板32、中间连接板36具有与下端连接板34相同的结构和厚度，仅其上设置的套孔的尺寸与下端连接板34上的套孔346略有不同，下端连接板34的套孔内径大于柱顶连接板32和中间连接板36的套孔内径。例如，各连接板的厚度均为16毫米，柱顶连接板32以及中间连接板36的套孔内径比内管外径大2～5毫米，柱顶连接板32和中间连接板36在套孔处需要与内管10焊接连接以固定内管10的位置，而下端连接板34的套孔内径比内管外径大8～15毫米，下端连接板36在套孔处与内管10的管壁留有间隙，以便安装时朝任意方向微调内管的位置。
每一节柱的内管10在柱顶节点位置设置柱顶套管42，在柱底节点设置柱底套管44。柱顶套管42套设在内管10的顶端并焊接在柱顶连接板32上，其内径比柱底套管44的外径大10～30毫米，用于封口材料的盛装和节点的嵌套。柱底套管44套接在内管10的底端，且其内径比内管10的外径大10～30毫米。具体地，内管10规格为DN80*4.0(外径88.9毫米)，则柱底套管44选用DN100*4.0（外径114.3毫米，内径106.3毫米），高度为300毫米柱顶套管42选用DN125*4.5(内径131毫米)，高度为100毫米。内管10的顶端从柱顶套管42中突出来，柱底套管44从内管10的底端突出。
加工该管中管结构时，首先制作完成外管，并设置好供内管10的支管12穿过的壁孔；在内管10上焊接安装柱顶连接板32、中间连接板36、柱顶套管42、柱底套管44及内管10的支管12；将组装完成的内管10（见附图1）穿引至外管内；调整内管10在外管内的位置，支管12穿过外管的壁孔，内管到达指定位置，并进行临时固定；焊接套设在内管10上的柱顶连接板32和中间连接板36至外管中；最后在外管内预定位置安装下端连接板34，下端连接板34与内管10套接且其与内管的管壁之间留有间隙。由于内管10在加工制作时已经预先安装在外管中，相对于现场定位而言，可消除管内结构对操作人员安全及施工质量的影响，且内管10的定位精度更高，与外管的连接更加牢靠。
安装时，将制作为一体的管中管结构整体地吊装到对应位置，与下一节柱距离30厘米左右时，使外管的耳板对应；然后缓慢下降塔吊，使内管10和外管均与下一节柱对位；将塔吊缓慢上升150毫米，将封口材料例如膨胀水泥或聚氨酯膨胀泡沫胶50填充至下节柱的柱顶套管42内，其中，塔吊上升时通过外管耳板上连接的夹板（图未示）约束管中管结构的提升线路；沿上升线路逆向缓慢下降管中管结构，使内管10的柱底套管44嵌套于下一节柱的内管10和柱顶套管42之间，管中管结构与下一节柱对接到位。具体地，节柱间对接时，上一节柱的柱底套管44伸入在下一节柱的柱顶套管42与内管10之间，下一节柱的内管10伸入上一节柱的柱底套管44中，从而实现上下节柱之间的嵌套。两对接的节柱的内管10之间留有8～15毫米的预定间隙，上一节柱的柱底套管44与下一节柱的柱顶连接板32留有3～8毫米的预定间隙；柱底套管44与内管10之间以及柱底套管44与下一节柱的柱顶套管42之间通过膨胀水泥或聚氨酯膨胀泡沫胶50封口。此外，管中管结构中还需浇注混凝土，每次浇注完成后对内管10进行冲水。由于外管与内管10同步安装，可一次性地完成上下节柱的外管与内管10的对接，能有效缩短施工工期。
采用该管中管技术，内管10和外管实现一体加工制作，加工制作精度高，并能实现带支管12或内管线路复杂的结构的制作。此外，该管中管结构的内管10和外管可实现一次性同时对接，操作简单。上下节柱的内管10通过套管42、44嵌套，并采用自膨胀材料进行封口，因此可实现不同尺寸管中管结构的内管不可见对接，适用性相对较为广泛。由于内管10已与外管制作在一起，可直接进行管外不可见对接，而无需等待外管对接妥当后再由操作人员进入外管内部实施内管10的固定和对接，因此安装环境相对较为安全。
该管中管结构中，下端连接板34的套孔直径大于内管10的外径，因此，内管10在径向上可相对于下端连接板34作预定范围内的移动，从而改变内管10底端在外管中的位置；内管10的柱底套管44的内径大于内管10的外径，而内管10的柱顶套管42的内径则大于柱底套管44的外径，因此，在上下节柱对接时，上节柱的柱底相对于下节柱的柱顶在径向上可作预定范围内的移动，以方便对接。可见，该管中管结构中采用了双重调节的结构，安装时的可调性强。
综上所述，采用本发明的管中管技术，可调性，安装中修改返工少，安装对接方法简单可靠，安装质量良好，大大缩短了工期，节约了人工费用。同时该技术使得外管和内管可同时制作并相互定位，实现复杂管道系统的柱外对接，保障了工人的安全，提高了安装质量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (20)
1.一种管中管结构，包括外管和设置在外管中的内管，其特征在于：所述内管外部套接多个连接板，所述连接板固定在外管中，所述内管上设置柱顶套管和柱底套管，所述柱顶套管套设在内管的顶端，其内径比柱底套管的外径大，所述柱底套管套接在内管的底端，且其内径比内管的外径大；所述内管的顶端从柱顶套管中突出，所述柱底套管从内管的底端突出。
2.根据权利要求1所述的管中管结构，其特征在于：每一连接板包括圆形端和由圆形端的一直径两端点的切线及平行于该直径的线段所围成的连接端；所述圆形端设置有孔径大于内管外径的套孔。
3.根据权利要求2所述的管中管结构，其特征在于：所述外管内部设有水平加劲板，所述连接板的连接端焊接固定在外管的管壁上或外管的水平加劲板上。
4.根据权利要求1所述的管中管结构，其特征在于：所述内管上设置支管，所述外管的管壁上设置有供内管的支管穿过的壁孔。
5.根据权利要求1所述的管中管结构，其特征在于：所述柱顶套管的内径比柱底套管的外径大10～30毫米，所述柱底套管的内径比内管的外径大10～30毫米。
6.根据权利要求1所述的管中管结构，其特征在于：所述柱顶套管高度为80～150毫米，所述柱底套管的高度为柱顶套管高度的2～3倍。
7.根据权利要求1-6项所述的管中管结构，其特征在于：所述连接板包括柱顶连接板和下端连接板，所述柱顶连接板和中间连接板间隔预定距离；所述柱顶套管焊接固定在柱顶连接板上。
8.根据权利要求7所述的管中管结构，其特征在于：所述连接板还包括套设固定于顶住连接板和下端连接板之间的中间连接板。
9.根据权利要求8所述的管中管结构，其特征在于：所述套孔的内径大于内管的外径，且所述下端连接板的套孔内径大于柱顶连接板和中间连接板的套孔内径。
10.根据权利要求8所述的管中管结构，其特征在于：所述柱顶连接板以及中间连接板的套孔内径比内管外径大2～5毫米，而下端连接板的套孔内径比内管外径大8～15毫米。
11.根据权利要求8所述的管中管结构，其特征在于：所述柱顶连接板和中间连接板的圆形端均通过角焊缝焊接固定在内管上，所述下端连接板与内管的管壁之间预留有间隙。
12.一种管中管结构的加工制作方法，包括以下步骤：制作一外管；在一内管的预定位置分别焊接安装柱顶连接板、柱底套管、柱顶套管；将组装完成的内管穿引至外管内；调整内管在外管内的位置到指定位置并进行临时固定；将套设在内管上的柱顶连接板焊接固定至外管中；完成内管和外管的固定组装后，在外管内的预定位置安装下端连接板。
13.根据权利要求12所述的加工制作方法，其特征在于：制作外管时在外管上设置好供内管的支管穿过的壁孔，且在连接板焊接固定在外管上之前安装内管的支管，所述支管穿过外管的壁孔；在内管穿引至外管内之前，还在内管的预定位置焊接安装中间连接板；所述下端连接板与内管的管壁之间预留有间隙。
14.一种如权利要求1-11任一项所述的管中管结构的安装方法，包括以下步骤：将制作为一体的管中管结构整体地吊装到对应位置，与下一节柱距离预定距离时，使外管的耳板对应；然后缓慢下降塔吊，使内管和外管均与下一节柱对位；将塔吊缓慢上升预定位移，将封口材料填充至下节柱的柱顶套管内；沿上升线路逆向缓慢下降管中管结构，使内管的柱底套管嵌套于下一节柱的内管和柱顶套管之间，管中管结构与下一节柱对接到位，所述柱底套管与内管之间以及柱底套管与下一节柱的柱顶套管之间通过所述封口材料进行封口。
15.根据权利要求14所述的安装方法，其特征在于：所述上一节柱的柱底套管伸入在下一节柱的柱顶套管与内管之间，所述下一节柱的内管伸入上一节柱的柱底套管中，从而实现上下节柱之间的嵌套。
16.根据权利要求14所述的安装方法，其特征在于：所述两对接的节柱的内管之间留有预定间隙，所述上一节柱的柱底套管与下一节柱的柱顶连接板之间留有预定间隙。
17.根据权利要求16所述的安装方法，其特征在于：所述两对接的节柱的内管之间的预定间隙为8～15毫米，所述上一节柱的柱底套管与下一节柱的柱顶连接板之间的预定间隙为3～8毫米。
18.根据权利要求14所述的安装方法，其特征在于：所述封口材料为膨胀水泥或聚氨酯膨胀泡沫胶。
19.根据权利要求14所述的安装方法，其特征在于：还包括在管中管结构中浇注混凝土，每次浇注完成后对内管进行冲水。
20.根据权利要求14所述的安装方法，其特征在于：塔吊上升时通过耳板上的夹板约束管中管结构的提升线路。
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- 2013-10-18 CN CN201310489342.XA patent/CN103603467B/zh active Active
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Denomination of invention: Pipe-in-pipe structure and machining method and installing method thereof Effective date of registration: 20180129 Granted publication date: 20160309 Pledgee: Bank of Beijing Limited by Share Ltd. Shenzhen branch Pledgor: China Construction Steel Structure Corp.,Ltd. Registration number: 2018440020010 |
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