联合支架设置及计算文档格式.docx
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133
4.5
124
12.07
14.26
26.33
118.48
23.70
142.18
1393.37
6
DN150
165
156
19.10
17.81
36.91
166.12
33.22
199.34
1953.51
7
DN200
219
207
33.64
31.52
65.15
293.18
58.64
351.82
3447.84
8
DN250
273
257
51.85
52.28
104.13
468.57
93.71
562.29
5510.44
9
DN300
325
309
74.95
62.54
137.49
618.71
123.74
742.45
7275.99
10
DN350
377
361
102.30
72.80
175.10
787.94
157.59
945.53
9266.20
11
DN400
426
408
130.67
92.55
223.22
1004.50
200.90
1205.41
11812.97
12
DN450
480
460
166.11
115.90
282.01
1269.04
253.81
1522.84
14923.86
三、膨胀螺栓在C15以上混凝土上强度分析:
3.1、螺栓有效直径及有效截面积对照表：
序号
规格
螺栓直径
d（mm）
螺距
P（mm）
螺栓有效直径
de（mm）
螺栓有效面积
A（mm2）
1
M8
1.25
6.83
37
2
M10
1.5
8.59
58
3
M12
1.75
10.36
84
M14
14
12.12
115
M16
16
14.12
157
注：
有效直径计算公式：
有效截面积计算公式：
3.2、项目使用的螺栓均为4.8级普通螺栓，根据GB50017-2003钢结构设计规范表3.4.1-4,C级螺栓抗拉强度=170N/mm2，抗剪强度=140N/mm2，承压强度=305N/mm2。
3.2.1、一个剪力螺栓的承载力按下列公式计算：
受剪承载力：
承压承载力：
取二者最小值，即
3.2.2、一个拉力螺栓的承载力计算公式为：
式中—一个剪力螺栓的承载力；
—每个螺栓的剪切面；
d—螺栓直径；
—螺栓有效直径；
—在同一受力方向的承压构件的较小总厚度；
—螺栓的抗剪强度、承压强度、抗拉强度。
四、槽钢强度分析:
钢号为Q235的槽钢，厚度不大于16mm时，抗拉、抗压强度设计值=215N/mm2，抗剪强度设计值=125N/mm2。
4.1、槽钢弯矩校核公式：
式中：
rx、ry—截面塑性发展系数，一般型钢取1.05；
Mx、My—所验算梁截面绕X轴和绕Y轴的最大弯矩（N·
m）；
Wnx、Wny—所验算梁截面对X轴和对Y轴的截面系数（cm3）；
—钢材的抗拉强度，一般型钢钢材取215MPa。
4.2、槽钢剪力校核公式：
≤
τ—抗剪强度；
V—计算截面沿腹板平面作用的剪力；
S—截面面积（m2）；
—惯性矩；
—腹板厚度；
—钢材的抗剪强度，一般型钢钢材取125MPa。
4.3、槽钢强度承载力计算公式为：
式中—槽钢强度承载力；
—槽钢截面积。
五、空调水管支架受力分析:
5.1、支架设置说明：
室外管廊支架采用如图一所示的形式，构件为14#槽钢，钢板尺寸为180mm×
180mm×
8mm，螺栓型号为M14，钢板与槽钢焊接，每4.5米设置一个。
5.2、支架荷载分析
5.2.1、垂直荷载
管道支吊架垂直荷载根据性质可分为基本垂直荷载和可变垂直荷载，其中基本垂直荷载指管道支吊架所承受的管道重力、介质重力等附件的重力等永久性荷载。
可变垂直荷载指管道所承受的活荷载、沉积物重力和发生地震时所应该承受的特殊变化的荷载。
由于可变垂直荷载难以准确计算,本计算书按静荷载的0.2考虑。
5.2.2、水平荷载
管道水平方向的荷载是作用在支架上的水平推力，根据支架类型可分为活动支架上的水平推力和固定支架上的水平推力。
a.活动支架水平推力主要来自管道摩擦力，吊杆水平推力可忽略；
水平推力即为管道摩擦力T=μG（μ为摩擦系数，G为管道垂直静荷载）
b.固定支架的水平推力主要来自补偿器的弹性变形力。
采用补偿器补偿的管道，其作用在固定支架上的水平推力为补偿器被压缩或拉伸所产生的反弹力。
由于管廊未设置固定支架，故在此不详细讨论。
六、支架选型:
根据支架的受力情况，支架在管道重力下或在管道推力作用下，有可能出现一下几种现象：
a：
槽钢会沿着受力方向被剪断；
b：
槽钢会沿着受力方向发生过大弯曲变形，严重的会发生弯曲折断；
c：
膨胀螺栓沿着受力方向被剪断；
d：
膨胀螺栓沿着受力方向被拉断或拉出。
所以合理的选择支架就是使槽钢的抗弯和抗剪及膨胀螺栓的抗拉和抗剪满足要求。
将支架建立为如图二所示的模型，利用结构力学求解器可绘制支架的剪力图、弯矩图及轴力图，并求出最大剪力、最大弯矩及最大轴力，如下图所示。
管廊支架图一
管廊支架建模图二
管廊支架弯矩图图三
管廊支架剪力图图四
管廊支架轴力图图五
6.1、受力分析
由图三、图四可知，单元1为抗弯、抗拉最不利构件，最大弯矩为17075.32N·
m，最大剪力为23624.30N。
由图五可知，单元8为抗压最不利构件，最大轴力为25700.60N,节点8受拉力最大为18871.20N。
由于该支架为活动支架，所以支架水平方向的受力为管道在支架上滑动摩擦力，单元1为最不利构件，故只分析单元1的水平受力，如下图六。
水平推力=G*0.1（水平推力按05R417-1选定）
即：
=618.71×
9.8×
0.1=606.34N
=468.57×
0.1=459.20N
单元1水平方向推力图图六
单元1弯矩图图七
单元1剪力图图八
由图七、图八可知，单元1水平方向最大弯矩为329.39N·
m，最大剪力为1069.12N。
6.2、单元1抗弯强度校核
=17075.32N·
m；
=329.39N·
m
=87.1cm³
；
=14.1cm³
=1.05；
=1.05
=186.71+22.25=208.96＜215，满足要求
6.3、单元1抗剪强度校验
V=23624.30N；
S=52400mm3；
=609；
=8mm
==25.41＜125，满足要求。
6.4、单元8抗压强度校验
=21.316×
100×
215=459369＞23104.61；
满足要求。
6.5、膨胀螺栓承载力校核
6.5.1、受剪承载力
==21540.4N
6.5.2、承压承载力
=14×
8×
305=34160N
6.5.3、取二者最小值，即21540.4N
单元1左侧所需的螺栓数n==1.10＜4,满足要求。
6.5.4、拉力螺栓的承载力
==19603.06N＞N，满足要求。
综上所述支架满足要求。
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