虹吸系统吊架梁设计分析

盘洪玉 （长江精工钢结构（集团）股份有限公司，安徽 六安 237161）

1 引言

以美观和实用性为出发点，越来越多的工业厂房排水系统采用虹吸排水系统进行屋面雨水的收集。采用虹吸排水系统的工程，雨水管通常需要悬挂在虹吸吊架梁之上。现有很多项目在进行结构设计时，忽略了此部分的设计，导致在工程实施过程中，增加了施工难度和工程造价。本文提出虹吸吊架梁的两种选择方式，一种是屋面檩条作为虹吸吊架梁，另一种是单独布置虹吸吊架梁。合理选择虹吸吊架梁的形式，既能方便现场施工安装，又可降低工程造价。

虹吸式排水是液态分子间引力与位差能造成的。即利用水柱压力差，使水上升再流到低处。由于管口水面承受近似相同的大气压力，水柱短的一侧合压力大而水柱高的一侧合压力小，水会由合压力大的一边流向合压力小的一边，直到两边的合压力相等，容器内的水面变成相等高度，水就会停止流动。利用虹吸现象很快就可将容器内的水抽出。

图1 虹吸现象

图2 雨水悬吊管及悬吊系统示意

图3 虹吸系统在工程内部的示意

虹吸排水系统包含虹吸式雨水斗、雨水悬吊管、方型钢管导轨、螺纹杆等构件。

在进行虹吸吊架梁设计时，首先确定虹吸雨水管的管径及对应的荷载。若虹吸系统悬挂于屋面檩条时，在屋面檩条设计时应将虹吸系统的荷载输入其中；采用单独虹吸吊架梁时，按照简支梁输入荷载并完成截面优选。

2 实例分析

2.1 工程信息

某单层门式刚架工业厂房，屋面为单脊双坡屋面，檐口结构标高为11.00m，屋面坡度为5.0%，柱距为8.0m。屋面恒荷载为0.30kN/m2，活荷载为0.30kN/m2（计算檩条时取0.50 kN/m2），风荷载为0.30kN/m2（50年），雪荷载为0.70kN/m2（100年）。虹吸管道最大部分管径规格为De200。

2.2 虹吸吊挂方式一：悬挂于檩条

图4 悬挂于单根檩条

图5 悬挂于两根檩条

图6 悬挂于多根檩条

虹吸管道管径对应的荷载

图8 悬挂虹吸系统的檩条设计参数输入二

图9 悬挂虹吸系统的简支梁计算

使用PKPM软件进行模拟计算（优先采用悬挂于单根檩条）根据工程输入实际参数调整截面直至满足受力要求。最终边跨檩条截面采用冷弯薄壁Z型钢Z300×80×25×3.0，中间跨截面为 Z300×80×25×2.5，材质为 Q345B。

2.3 虹吸吊挂方式二：悬挂于单独虹吸吊架梁

使用PKPK工具箱进行模拟计算。

根据项目实际情况输入各参数后，进行截面优选。

最终虹吸吊架梁的截面为矩形管180×100×4.0，材质为 Q235B。

3 结论

工程项目若采用虹吸排水系统时，常用的方式是悬挂于檩条或单独设计虹吸吊架梁。为减少工程用钢量和降低工程造价，可优先选择悬挂于檩条之上。但是在进行檩条设计时，应考虑虹吸系统的荷载。

本文结合实际项目情况，简要分析常见的两种虹吸吊挂梁的选择，可为今后类似工程提供参考。