管道支吊架设计及计算Word格式.docx
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3.例：
采取48K的离心玻璃棉保温,保温厚度为50mm的冷冻水管,其管道规格为φ325×
8无缝钢管,其最大许可管道间距为若干？
管道长度荷载
q=7850×
×
（0.325-0.008）+1000×
2）2/4+48×
查相干材料得：
管道截面抗弯系数W=616cm3
钢管许用应力[δ]t=112
管道截面惯性矩I=10016cm4
刚性弹性模量Et×
105N/mm2
根据以上公式分离盘算得强度前提下的Lmax1
根据以上公式分离盘算得刚度前提下的Lmax2
取最小值,故该管道的
4.根据相干规范划定的管道支吊架最大间距肯定管道最大许可跨度,如《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2002
表9.3.8
钢管道支.吊架的最大间距
公称直径（mm）
15
20
25
32
40
50
70
80
100
125
150
200
250
300
支架的最大间距（m）
L1
L2
对大于300（mm）的管道可参考300（mm）管道
注：
1实用于工作压力不大于2.0MPA,不保温或保温材料密度不大于200kg/m3的管道体系.
2L1用于保温管道,L2用于不保温管道.
三、管架剖析
1.管道支吊架介绍
用来支持管道的构造叫管道支吊架,管道在敷设时都必须对管道进行固定或支持,固定或支持管子的构件是支吊架.管道支吊架一般由管座.管架柱或管架吊杆（简称柱或吊杆）.管架梁（简称梁）和支持节点构成.
2.管架荷载剖析
（1）垂直荷载
管道支吊架垂直荷载根据性质可分为根本垂直荷载和可变垂直荷载,个中根本垂直荷载指管道支吊架所推却的管道重力.介质重力.保温层等附件的重力等永远性荷载.可变垂直荷载指管道所推却的活荷载.沉积物重力和产生地震时所应当推却的特别变更的荷载.因可变垂直荷载是无法准确盘算的,为此我们将管道支吊架的根本垂直荷载乘以一个经验系数（一般为1.2~1.4）作为管架垂直偏向的盘算荷载.
管道支吊架根本垂直荷载盘算,可先将庞杂的管道支架体系近似的看作简支梁,根据受力剖析,管架B所推却的根本垂直荷载为GB‘=（GL1+GL1）/2
因管道支吊架在一个工程里数目种类繁多,不成能一一盘算,为此我们只需斟酌同类型支架的最晦气受力状态即可,根据管道支吊架的最大许可跨度来盘算最晦气支架,此时就只需盘算长度为最大许可跨度L的管道.介质.保温层的重力GB即可.
其重力偏向的盘算荷载为G=αGB（α=1.2~1.4）
（2）程度荷载
管道程度偏向的荷载是感化在管架上的程度推力,根据支架类型可分为运动管架上的程度推力和固定管架上的程度推力.
a.运动管架程度推力重要来自管道摩擦力,吊杆程度推力可疏忽;
程度推力即为管道摩擦力f=μG（μ为摩擦系数,G为管道垂直荷载）
b.固定支架的程度推力重要来自抵偿器的弹性变形力.
采取抵偿器抵偿的管道,其感化在固定管架上的程度推力为抵偿器被紧缩或拉伸所产生的反弹力.
程度推力=抵偿器反弹力T=ηΔL（η为抵偿器的弹性模量,ΔL为抵偿器产生的变形长度）
采取天然抵偿的管道,是应用管道的天然曲折外形所具有的柔性以抵偿管道的热胀和冷缩位移,如图所示.
固定支架变形管道长度为L,抵偿臂管道长为Lb
管道装配温度按t1℃斟酌,管道工作温度为t2℃,故钢管材质的管道会在温度变更下缩短ΔL=α×
ΔT×
L（式中α为钢管的线膨胀系数,ΔT为温差,L为固定支架变形管道长度）
故感化在管道抵偿上的推力为T=3ΔLEI/Lb3（E为管道的弹性模量,I为管道的惯性矩）
四、管架受力盘算示例
根据以上管架的受力剖析,现以上海全球金融中间低区空调水骨干管进行剖析盘算
如下图所示,现有2根DN400冷水管,管材为无缝钢管φ426×
9,工作温度为7-14℃;
2根DN200热水管,管材为无缝钢管φ219×
6,工作温度为50-55℃,1根DN100蒸汽管道,管材为无缝钢管φ108×
5,工作温度为108℃,请对该管组的防晃支架进行受力剖析.
根据规范,因DN100的管架最大跨距为5m,故该管组设置的共用支架最大跨距为5m,由此根据最晦气情形支架间距为5m剖析管架的受力.
1.管道垂直偏向的盘算荷载盘算
（1）DN400单根管道感化在管架上的盘算荷载
DN400单根管道垂直偏向的根本荷载（支吊架间距为5米）
钢管重量＝7850×
（0.426-0.008）×
5×
9.8=4039N
保温重量＝48×
（0.426+0.05）×
9.8=176N
介质重量＝1000×
2）2×
单根管段盘算荷载＝（钢管重量+保温重量+介质重量）×
1.35（斟酌35％可变荷载.）
单根DN400冷水管道盘算荷载G400＝（4039+176+6466）×
1.35＝14420N
（2）DN200单根管道感化在管架上的盘算荷载
DN200单根管道垂直偏向的根本荷载（支吊架间距为5米）
（0.219-0.006）×
9.8=1544N
（0.219+0.05）×
9.8=100N
单根DN200热水管道盘算荷载G200＝（1544+100+1649）×
1.35＝4446N
（3）DN100单根管道感化在管架上的盘算荷载
DN100单根管道垂直偏向的根本荷载（支吊架间距为5米）
（0.108-0.005）×
9.8=623N
（0.108+0.05）×
9.8=59N
9.8/4=370N（斟酌蒸汽管道水压实验时管道内介质的重量.）
单根DN100蒸汽管道盘算荷载G100＝（623+59+370）×
1.35＝1421N
2.管道程度偏向的盘算荷载
因为该管架为运动支架,所以管架程度偏向的受力为管道在管架上滑动摩擦力.
DN400管道的程度推力T400=f400=μG400×
14420=4326N
DN200管道的程度推力T200=f200=μG200×
4446=1334N
DN400管道的程度推力T100=0
3.管架受力平面图
五、管架梁选型
根据管架梁的受力剖析,管架梁在管道重力下或在管道推力感化下,有可能消失2种现象,一是管架梁会沿着受力偏向被剪断,另一种是管架梁会沿着受力偏向产生过大曲折变形,轻微的会产生弯曲折断.所以合理的选择管架梁就是使管架梁能刚好知足梁的抗弯和抗剪请求.
1.管架梁内力剖析
将管架假设为刚性构造的简支梁,分离根据管架梁的垂直受力和程度受力情形,按照平面简支梁进行内力剖析,并根据静力方程求得管架梁的内力,并绘制梁的剪力争和弯矩图,求出最大剪力和最大弯矩.
根据以上示例管架受力剖析得
得到管架梁垂直偏向的最大弯矩为17715N·
m,最大剪力为24843N
管架梁程度偏向的最大弯矩为3155N·
m,最大剪力为5521N
2.管架梁选型
（1）管架梁抗弯强度盘算
管架梁的最大弯矩盘算得出后,根据以下公式对管架梁的材料规格型号进行选择：
式中：
rx.ry——
Mx.My——所验算梁截面绕X轴和绕Y轴的最大弯矩（N·
m）
Wnx.Wny——所验算梁截面临X轴和对Y轴的截面系数（cm3）
σ——钢材的抗拉强度,一般型钢钢材取210MPa
采取验算法将初步估量型钢规格所对应的截面系数代入以上公式进行验算,知足该方程的型钢可作为管架梁的备选材料.现仍将以上示例管架为例,根据管架梁的最大弯矩,对管架梁的材料进行选型：
管架梁选型盘算表
序号
材料名称规格
X轴偏向最大弯矩Mx（N.m）
X轴偏向截面系数Wnx（cm3）
Y轴偏向最大弯矩My（N.m）
Y轴偏向截面系数Wny（cm3）
比较
210
型钢比重
1
角钢200×
16
17715
163
3155
155.26
27.65
182.91
不知足
2
18
182
139.05
24.76
163.81
3
槽钢280a
340
74.43
126.25
200.68
4
槽钢280c
393
64.39
111.84
176.23
知足
5
工字钢22b
325
77.87
105.55
183.42
6
工字钢25a
402
62.95
93.32
156.27
7
H型钢
125×
9
136
47
186.08
95.90
281.98
8
150×
7×
10
221
75
114.51
60.10
174.61
角钢160×
14
不和拼装
139.13
24.78
163.90
20a槽钢不和拼装
356
71.09
93.12
164.21
由管架梁选型盘算表得出,角钢200×
18.槽钢280c.工字钢25a.H型钢150×
10或2根角钢160×
14不和拼装.2根20a槽钢不和拼装均知足弯矩承重请求,因H型钢150×
10比重最小,从经济方面我们暂定H型钢150×
10作为管架梁.
（2）管架梁抗剪强度校验
根据管架梁的抗弯强度盘算所选出的支架,还需磨练其是否知足管架梁的剪切请求.参照如下公式对管道所推却的剪力进行校验.
τ——抗剪强度
Vx.Vy——梁所推却的X轴偏向.Y轴偏向的最大剪力（N）
S——梁截面面积（m2）
σv——钢材的抗拉强度,一般型钢钢材取160MPa
参照以上示例对所选择的管架梁进行抗剪校验
故改型钢知足抗剪请求,所以管架梁采取H型钢150×
10.
六、管架柱选型
根据管架梁的受力剖析,为知足管架梁所受管道重力和程度推立的均衡,管架柱（或吊杆）赐与管架梁一个支反力来保持管架梁及梁上各管道的均衡.我们由此梁的支反力对管架柱（或吊杆）进行选型.根据剖析,管架柱的受力有2个,一个是垂直偏向的拉力（或压力）,另一个是程度偏向的推力.
1.管架柱的横截面盘算公式
σ）式中S为管架柱的最小截面积,R为管架柱竖直偏向的拉力或压力,σ为钢材的抗拉强度,一般型钢钢材取210MPa
所以以上示例中管架柱的最小横截面积为
210）=184mm2
2.管架柱曲折盘算
r——
F——管架梁感化给管架柱的程度支座反力N
h——管架梁距离支持点的高度
W——管架柱的最小截面系数（cm3）
所以以上示例中管架柱的最小截面系数为
5521×
210）=44cm3
查型钢规格表,使所选择的型钢横截面积大于184mm2,同时其截面系数又必须大于44cm3,我们为了管道支架的整体调和,管架柱也和管架梁采取同规格的H型钢150×
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