管道支吊架設(shè)計及計算

1、淺談管道門字型支吊架的設(shè)計及盤算文摘】用來支持管道的構(gòu)造叫管道支吊架,管道在敷設(shè)時都必須對管子進行固定或支承,固定或支承管子的構(gòu)件是支吊架.在機電工程里,管道支架是散布廣.數(shù)目大.種類繁多的裝配工事,同時管道支吊架的設(shè)計和裝配對管道及其附件施工質(zhì)量的利害取決議性感化.若何采取安然實用.經(jīng)濟合理.整潔美不雅的管道支吊架是機電裝配工程的一個重點.癥結(jié)詞】管道安插管道跨距管架剖析管架內(nèi)力盤算、管道的安插對管道進行合理的深化和安插是管道支吊架設(shè)計的前提前提.欲設(shè)計安然應(yīng)用.經(jīng)濟合理.整潔美不雅的管道支吊架,起首需對管道進行合理的安插,其安插不克不及不斟酌以下參數(shù)：管道安插設(shè)計應(yīng)相符各類工藝管道及體系流

2、程的請求;管道安插應(yīng)兼顧計劃,做到安然靠得住.經(jīng)濟合理.知足施工.操縱.維修等方面的請求,并力爭整潔美不雅;在肯定進出裝配（單元）的管道的方位與敷設(shè)方法時,應(yīng)做到表里調(diào)和;管道宜分散成排安插,成排管道之間的凈距（保溫管為保溫之間凈距）不該小于50mm.輸送介質(zhì)對距離.角度.高差等有特別請求的管道以及大直徑管道的安插,應(yīng)相符裝備安插設(shè)計的請求,并力爭短而直,切勿交叉;地上的管道宜敷設(shè)在管架或管墩上,在管架.管墩上安插管道時,宜使管架或管墩所受的垂直荷載.程度荷載均衡;管道安插應(yīng)使管道體系具有須要的柔性,在包管管道柔性及管道對裝備.機泵管口感化力和力矩不超出過許可值的惰況下,應(yīng)使管道最短,構(gòu)成件起

3、碼;應(yīng)在管道計劃的同時斟酌其支承點設(shè)置,并盡量將管道安插在距靠得住支持點比來處,但管道外概況距建筑物的最小凈距不該小于100mm同時應(yīng)盡量斟酌應(yīng)用管道的天然外形達到自行抵償;管道安插宜做到“步步高”或“步步低”,削減氣袋或液袋不成防止時應(yīng)根據(jù)操縱.檢修請求設(shè)置放空.放凈.、管架跨距管架的跨距的大小直接決議著管架的數(shù)目.跨距太小造成管架過密,管架數(shù)目增多,費用增高,故需在包管管道安然和正常運行的前提下,盡可能增大管道的跨距,下降工程費用.但是管架跨距又受管道材質(zhì).截面剛度.管道其它感化何載和許可撓度等的影響,不成能無窮的擴展.所以設(shè)計管道的支吊架應(yīng)先肯定管架的最大跨距,管架的最大許可跨距盤算應(yīng)按

4、強度和剛度兩個前提分離盤算,取其小值作為推舉的最大許可跨距.按強度前提盤算的管架最大跨距的盤算公式：Lmax管架最大許可跨距（mq管道長度盤算荷載（N/m）,q=管材重+保溫重+附加重W管道截面抗彎系數(shù)（cmi）St鋼管許用應(yīng)力鋼管許用應(yīng)力（N/mrr）按剛度前提盤算的管架最大跨距的盤算公式：Lmax管架最大許可跨距（m）q管道長度盤算荷載（N/m）,q=管材重+保溫重+附加重E剛性彈性模量（N/mn2）I管道截面慣性矩（cm4）i0例：采取48K的離心玻璃棉保溫，保溫厚度為50mm的冷凍水管,其管道規(guī)格為325X8無縫鋼管，其最大許可管道間距為若干？管道長度荷載2q=7850XXX（0.32

5、5-0.008）+1000XXX2）/4+48XXX查相干材料得：管道截面抗彎系數(shù)W=616cm3鋼管許用應(yīng)力St=112管道截面慣性矩I=10016cm452剛性彈性模量EtX105N/mm2根據(jù)以上公式分離盤算得強度前提下的Lmax1根據(jù)以上公式分離盤算得剛度前提下的Lmax2取最小值,故該管道的根據(jù)相干規(guī)范劃定的管道支吊架最大間距肯定管道最大許可跨度,如通風與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB50243-2002表938鋼管道支.吊架的最大間距公稱直徑（mm1520253240507080100125150200250300支架的最大間距（mL1L2對大于300（mm的管道可參考300（mm管

6、道注：1實用于工作壓力不大于2.0MPA,不保溫或保溫材料密度不大于200kg/m3的管道體系.2L1用于保溫管道丄2用于不保溫管道.三、管架剖析管道支吊架介紹用來支持管道的構(gòu)造叫管道支吊架，管道在敷設(shè)時都必須對管道進行固定或支持，固定或支持管子的構(gòu)件是支吊架.管道支吊架一般由管座.管架柱或管架吊桿（簡稱柱或吊桿）.管架梁（簡稱梁）和支持節(jié)點構(gòu)成.管架荷載剖析（1）垂直荷載管道支吊架垂直荷載根據(jù)性質(zhì)可分為根本垂直荷載和可變垂直荷載，個中根本垂直荷載指管道支吊架所推卻的管道重力介質(zhì)重力保溫層等附件的重力等永遠性荷載.可變垂直荷載指管道所推卻的活荷載.沉積物重力和產(chǎn)生地震時所應(yīng)當推卻的特別變更的荷

7、載因可變垂直荷載是無法準確盤算的，為此我們將管道支吊架的根本垂直荷載乘以一個經(jīng)驗系數(shù)（一般為1.21.4）作為管架垂直偏向的盤算荷載.管道支吊架根本垂直荷載盤算,可先將龐雜的管道支架體系近似的看作簡支梁,根據(jù)受力剖析,管架B所推卻的根本垂直荷載為GB=(GL1+GL1)/2因管道支吊架在一個工程里數(shù)目種類繁多,不成能一一盤算,為此我們只需斟酌同類型支架的最晦氣受力狀態(tài)即可,根據(jù)管道支吊架的最大許可跨度來盤算最晦氣支架,此時就只需盤算長度為最大許可跨度L的管道.介質(zhì)保溫層的重力GB即可.其重力偏向的盤算荷載為G=aGB(a=1.21.4)(2)程度荷載管道程度偏向的荷載是感化在管架上的程度推力,

8、根據(jù)支架類型可分為運動管架上的程度推力和固定管架上的程度推力.運動管架程度推力重要來自管道摩擦力,吊桿程度推力可疏忽;程度推力即為管道摩擦力f=aG(卩為摩擦系數(shù),G為管道垂直荷載)固定支架的程度推力重要來自抵償器的彈性變形力.采取抵償器抵償?shù)墓艿?其感化在固定管架上的程度推力為抵償器被緊縮或拉伸所產(chǎn)生的反彈力.程度推力二抵償器反彈力T=nAL(n為抵償器的彈性模量，L為抵償器產(chǎn)生的變形長度)采取天然抵償?shù)墓艿?是應(yīng)用管道的天然曲折外形所具有的柔性以抵償管道的熱脹和冷縮位移,如圖所示.固定支架變形管道長度為L,抵償臂管道長為Lb管道裝配溫度按tJC斟酌，管道工作溫度為t2C,故鋼管材質(zhì)的管道會

9、在溫度變更下縮短L=aXATXL（式中a為鋼管的線膨脹系數(shù)，T為溫差丄為固定支架變形管道長度）故感化在管道抵償上的推力為T=3ALEI/Lb3（E為管道的彈性模量,I為管道的慣性矩）四、管架受力盤算示例根據(jù)以上管架的受力剖析,現(xiàn)以上海全球金融中間低區(qū)空調(diào)水骨干管進行剖析盤算如下圖所示，現(xiàn)有2根DN40（冷水管，管材為無縫鋼管426X9,工作溫度為7-14C;2根DN200熱水管，管材為無縫鋼管219X6,工作溫度為50-55C,1根DN10（蒸汽管道，管材為無縫鋼管108X5,工作溫度為108C,請對該管組的防晃支架進行受力剖析.根據(jù)規(guī)范，因DN100勺管架最大跨距為5m,故該管組設(shè)置的共用支

10、架最大跨距為5m,由此根據(jù)最晦氣情形支架間距為5m剖析管架的受力.管道垂直偏向的盤算荷載盤算（1）DN400單根管道感化在管架上的盤算荷載DN400單根管道垂直偏向的根本荷載（支吊架間距為5米）鋼管重量=7850X（0.426-0.008）XX5XX9.8=4039N保溫重量=48X(0.426+0.05)xx5XX9.8=176N介質(zhì)重量=1000XX2)2x5XX單根管段盤算荷載=(鋼管重量+保溫重量+介質(zhì)重量)X(斟酌35可變荷載.)單根DN40冷水管道盤算荷載G400=(4039+176+6466)X1.35=14420NDN200單根管道感化在管架上的盤算荷載DN200單根管道垂直偏

11、向的根本荷載(支吊架間距為5米)鋼管重量=7850X(0.219-0.006)XX5XX9.8=1544N保溫重量=48X(0.219+0.05)XX5XX9.8=100N介質(zhì)重量=1000XX2)2X5XX單根管段盤算荷載=(鋼管重量+保溫重量+介質(zhì)重量)X(斟酌35可變荷載.)單根DN20熱水管道盤算荷載Gb00=(1544+100+1649)X1.35=4446NDN100單根管道感化在管架上的盤算荷載DN100單根管道垂直偏向的根本荷載(支吊架間距為5米)鋼管重量=7850X(0.108-0.005)XX5XX9.8=623N保溫重量=48X(0.108+0.05)XX5XX9.8=5

12、9N介質(zhì)重量=1000XX2)2X5XX9.8/4=370N(斟酌蒸汽管道水壓實驗時管道內(nèi)介質(zhì)的重量.)單根管段盤算荷載=(鋼管重量+保溫重量+介質(zhì)重量)X（斟酌35可變荷載.）單根DN10蒸汽管道盤算荷載Goo=（623+59+370）x1.35=1421N管道程度偏向的盤算荷載因為該管架為運動支架,所以管架程度偏向的受力為管道在管架上滑動摩擦力.DN40（管道的程度推力T400=f400=卩GooX14420=4326NDN20（管道的程度推力T200=f200=卩G00X4446=1334NDN400管道的程度推力T100=0管架受力平面圖五、管架梁選型根據(jù)管架梁的受力剖析,管架梁在管道

13、重力下或在管道推力感化下,有可能消失2種現(xiàn)象,一是管架梁會沿著受力偏向被剪斷,另一種是管架梁會沿著受力偏向產(chǎn)生過大曲折變形,輕微的會產(chǎn)生彎曲折斷.所以合理的選擇管架梁就是使管架梁能剛好知足梁的抗彎和抗剪請求.管架梁內(nèi)力剖析將管架假設(shè)為剛性構(gòu)造的簡支梁,分離根據(jù)管架梁的垂直受力和程度受力情形,按照平面簡支梁進行內(nèi)力剖析,并根據(jù)靜力方程求得管架梁的內(nèi)力,并繪制梁的剪力爭和彎矩圖,求出最大剪力和最大彎矩.根據(jù)以上示例管架受力剖析得得到管架梁垂直偏向的最大彎矩為17715N-m最大剪力為24843N管架梁程度偏向的最大彎矩為3155N-m,最大剪力為5521N管架梁選型(1)管架梁抗彎強度盤算管架梁的

14、最大彎矩盤算得出后，根據(jù)以下公式對管架梁的材料規(guī)格型號進行選擇：式中：rx.ryMx.My所驗算梁截面繞X軸和繞Y軸的最大彎矩(n-mWXWy所驗算梁截面臨X軸和對Y軸的截面系數(shù)(cni)(T鋼材的抗拉強度，一般型鋼鋼材取210MPa采取驗算法將初步估量型鋼規(guī)格所對應(yīng)的截面系數(shù)代入以上公式進行驗算，知足該方程的型鋼可作為管架梁的備選材料.現(xiàn)仍將以上示例管架為例，根據(jù)管架梁的最大彎矩，對管架梁的材料進行選型：管架梁選型盤算表序號材料名稱規(guī)格X軸偏向最大彎矩Mx(N.m)X軸偏向截面系數(shù)Wnx(cm3)Y軸偏向最大彎矩My(N.m)Y軸偏向截面系數(shù)Wny(cm3)15M比較X210型鋼比重rxWn

15、x1.5My1.5Mx1.5MyryWnyrxWnxryWny1角鋼200X16177151633155163155.2627.65182.91不知足2角鋼200X18177151823155182139.0524.76163.81不知足10.3槽鋼280a17715340315574.43126.25200.68不知足4槽鋼280c17715393315564.39111.84176.23知足5工字鋼22b17715325315577.87105.55183.42不知足6工字鋼25a17715402315562.9593.32156.27知足7H型鋼125X125XX917715136315

16、547186.0895.90281.98不知足8H型鋼150X150X7X1017715221315575114.5160.10174.61知足9角鋼160X14不和拼裝177153155139.1324.78163.90知足1020a槽鋼不和拼裝17715356315571.0993.12164.21知足由管架梁選型盤算表得出，角鋼200X18.槽鋼280c.工字鋼25a.H型鋼150X150X7X10或2根角鋼160X14不和拼裝.2根20a槽鋼不和拼裝均知足彎矩承重請求，因H型鋼150X150X7X10比重最小，從經(jīng)濟方面我們暫定H型鋼150X150X7X10作為管架梁.管架梁抗剪強度校

17、驗根據(jù)管架梁的抗彎強度盤算所選出的支架，還需磨練其是否知足管架梁的剪切請求.參照如下公式對管道所推卻的剪力進行校驗式中：t抗剪強度Vx.Vy梁所推卻的X軸偏向.Y軸偏向的最大剪力(N)2S梁截面面積(m)(Tv鋼材的抗拉強度，一般型鋼鋼材取160MPa參照以上示例對所選擇的管架梁進行抗剪校驗故改型鋼知足抗剪請求，所以管架梁采取H型鋼150X150X7X六、管架柱選型根據(jù)管架梁的受力剖析,為知足管架梁所受管道重力和程度推立的均衡,管架柱（或吊桿）賜與管架梁一個支反力來保持管架梁及梁上各管道的均衡.我們由此梁的支反力對管架柱（或吊桿）進行選型.根據(jù)剖析,管架柱的受力有2個,一個是垂直偏向的拉力（或壓力）,另一個是程度偏向的推力.1.管架柱的橫截面盤算公式（T）式中S為管架柱的最小截面積,R為管架柱豎直偏向的拉