賀海濤
東南大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院

　　我們知道，建筑物內(nèi)的供水管道采用過鍍鋅鋼管、銅管和不銹鋼管，其中鍍鋅鋼管的使用已有近百年歷史。隨著現(xiàn)代化的發(fā)展和各地對(duì)飲用水質(zhì)量的重視，這些材質(zhì)的管材在工程實(shí)踐中已暴露出愈來愈多的問題。如冷鍍鋅鋼管一般使用5年后就銹蝕，鐵腥味嚴(yán)重，出現(xiàn)黃銹水，導(dǎo)致管網(wǎng)水質(zhì)惡化；銅管由于價(jià)高，在工程中的應(yīng)用也不太普遍(優(yōu)質(zhì)的紫銅管價(jià)格一般是普通鍍鋅鋼管的5倍以上)；與銅管同樣對(duì)水質(zhì)影響不大的不銹鋼管由于其昂貴的價(jià)格(不銹鋼管價(jià)格一般是普通鍍鋅鋼管的8倍)，在工程實(shí)踐中也極為少見。新型塑料管材的出現(xiàn)，解決了建筑物內(nèi)管道水質(zhì)問題，故各地建委針對(duì)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，積極推廣塑料給水管。塑料給水管由于其價(jià)格便宜，出水水質(zhì)好且安裝方便，所以受到普遍歡迎，但它有一個(gè)致命的缺點(diǎn)，就是有較大的線性膨脹。這一缺點(diǎn)往往易被人們忽視。
　　下面就幾種新型塑料給水管與傳統(tǒng)的金屬給水管的線膨脹情況作一簡(jiǎn)要討論。
　　表1列出幾種新型塑料給水管及鍍鋅鋼管和銅管的線膨脹系數(shù)。

建筑給水管線膨脹系數(shù)對(duì)照表　　表1 名稱 線膨脹系數(shù)α（mm/m.℃） 鋁塑復(fù)合管 0.025 UPVC管 0.07 ABS管 0.1 PEX管 0.15 PP-R管 0.14-0.16 鍍鋅鋼管 0.012 銅管 0.020 　 　

　　應(yīng)用公式(1)和公式(2)可計(jì)算出管道的伸縮長(zhǎng)度(即線性膨脹量)

　　△L＝△T.L·α 　　　　　(1)
　　式中：△L——管道伸縮長(zhǎng)度(mm)。
　　　　　△T——計(jì)算溫差(℃)
　　　　　 L——管段長(zhǎng)度(m)
　　　　　 α——線膨脹系數(shù)(mm／m·℃)

　　△T＝0.65△ts十0.10△tg 　　　　　(2)
　　 式中：△T——管道計(jì)算溫差(℃)。
　　　　　 △ts一管道內(nèi)水的最大變化溫差 (℃)。
　　　　　 △tg一管道外空氣的最大變化溫差 (℃)。

　　從以上兩個(gè)公式可以看出，在一定的計(jì)算溫差和一定的管段長(zhǎng)度下，決定線性膨脹量的主要因素就是線膨脹系數(shù)。
　　下面以鍍鋅鋼管和PP—R管為例，加以計(jì)算說明，計(jì)算數(shù)據(jù)如下：
　　L＝8m，△T＝43℃
　　鍍鋅鋼管：△L＝△T.L·α＝43×8×0.012＝4.128(mm)
　　PP—R管：△L＝△T·L·α＝43×8×0.15＝51.6(mm)
　　從這一工程實(shí)例中可以看出，PP—R管的線性膨脹量為鍍鋅鋼管的12.5倍，可以新型塑料給水管線膨脹量之大，因此在工程中必須予以重視。所以我們?cè)诠こ淘O(shè)計(jì)和施工安裝上都要認(rèn)真考慮這一問題。
　　由于塑料管存在較大的線膨脹，為解決這一問題，我們?cè)诠こ淘O(shè)計(jì)中首先提倡埋墻暗敷。這是因?yàn)樗芰瞎苤苯忧秹Ψ笤O(shè)，可以利用其間的水泥砂漿的摩擦力，克服管道因溫差引起的膨脹力，從而解決熱膨脹問題。直接嵌墻暗敷，宜配合土建在墻上開管槽，凹槽表面不得有尖角之類的突出物，以防止管道表面膨脹時(shí)劃傷管道。同時(shí)為了防止管道的熱脹冷縮，造成墻體開裂，暗裝的管道其表面砂漿(包括粉刷)應(yīng)有一定的厚度，一般不宜小于30mm。暗敷直線距離較長(zhǎng)的管道時(shí)，也可將管道布置成L型、Z型或π型。
　　以上是針對(duì)直埋的管道。直埋管道一般一些管徑較小的管道，而對(duì)于大口徑的管道，一般就需直接明敷和非直埋形式的暗敷，如直接暴露于墻面和樓板下管道，管道井和吊頂內(nèi)安裝的管道以及裝飾板后，地坪加空層內(nèi)敷設(shè)的管道。此時(shí)必須解決好其膨脹的問題。解決的辦法首先盡量利用自然補(bǔ)償，即利用管道敷設(shè)中的自然彎曲(如L型、Z型、π型等)吸收管道因溫差產(chǎn)生的變形。在管道布置時(shí)，應(yīng)有意折角，使管道有一個(gè)伸縮余地。其次采用補(bǔ)償器，明敷的給水管若管徑較大，直線距離較長(zhǎng)、用折角自由臂補(bǔ)償有困難時(shí)，宜采用平衡式伸縮器。裝置伸縮器的直線管段的兩端，需設(shè)置固定支承支架。管道支承間距與管徑和壁厚有關(guān)，還與管道的彈性模數(shù)有關(guān)。管道的最大支承間距可按下式(3)計(jì)算：

　　Lmax＝α·（EJ_R／q）^1/2 　　　　 (3)
　　式中：α——與管材有關(guān)有系數(shù)，視管道允 許彎曲撓度而定；
　　　　　E——在設(shè)計(jì)溫度T下的管材彈性 模數(shù)，N／mm²；
　　　　 JR——管道慣性矩，mm⁴；
　　　　 q——管道單位長(zhǎng)度負(fù)載，N／mm。

　　在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，一般不進(jìn)行支承間距計(jì)算，以下表2的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以直接查得。

橫管支架最大間距（mm） 表2 管道外徑 20 25 32 40 50 63 75 90 110 冷水 600-700 650-800 700-950 900-1100 1000-1200 1200-1400 1300-1500 1450-1600 1600-1800 熱水 500-600 600-700 700-800 800-900 900-1000 1000-1200 1200-1400 1400-1500 1500-1600

　　當(dāng)冷、熱水管共用支、吊架時(shí)應(yīng)根據(jù)熱水管支吊架間距確定。立管宜在穿樓板處做成固定支承點(diǎn)。水平管、立管的各配水點(diǎn)、受力點(diǎn)以及穿墻支管節(jié)點(diǎn)處，均應(yīng)采取可靠固定措施，同時(shí)在水平干管與水平支管連接，水平干管與立管連接，立管與每層支管連接處，可參照熱水管通常的做法，如采用2個(gè)90℃彎頭和一段短管后接出。
　　從以上分析可以看出，雖然新型塑料給水管價(jià)格便宜，出水水質(zhì)好，安裝方便，但由于其線性膨脹較大，為了吸收線性膨脹，必須使用補(bǔ)償設(shè)備和固定支架。我們知道，固定支架是承制管道的移動(dòng)，它的安裝設(shè)置必須考慮影響管道的因素，如線性膨脹、傳送介質(zhì)及最終的外接部分。固定支架必須牢固，但不能損傷管子的外表面，要采用帶有橡膠墊的管卡。總之，與傳統(tǒng)的鍍鋅鋼管相比，新型塑料管材的確解決了管道的水質(zhì)問題，從技術(shù)角度來看是十分可行的，值得推廣。但在工程應(yīng)用中應(yīng)多方面綜合比較考慮。