管道支吊架负荷计算书.docx
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管道支吊架负荷计算书
管道支吊架负荷计算书
管
道
支
吊
架
负
荷
计
算
书
说明：
1、标准与规范：
《室内管道支架及吊架》（图集03S402）
《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
《压力管道规范》（GBT20801-2006）
2、项目支架计算所采用的型钢库为：
热轧普通槽钢GB707-8812#、10#、8#，采用E43型手工双面焊。
3、吊架的支座通过M12,M10膨胀螺栓固定在地下室楼板或梁上。
4、所采用管支架组合如下：
4根DN200间距6m12#槽钢8颗M12膨胀螺栓
2根DN150+2根DN125间距4m10#槽钢6颗M12膨胀螺栓
2根DN150+2根DN100间距4m10#槽钢6颗M12膨胀螺栓
4根DN125间距4m8#槽钢6颗M10膨胀螺栓
4根DN100间距4m8#槽钢6颗M10膨胀螺栓
2根DN100+2根DN65间距4m8#槽钢6颗M10膨胀螺栓
一、管架跨距分析
车库采用B1级橡塑保温，DN80、DN100保温层厚度32mm，DN125、DN150、DN200保温层厚度36mm；管道材质：
Q235-B;钢管许用应力[δ]t=112，刚性弹性模量Et=*105N/mm2；
DN65无缝钢管外径73mm，壁厚4mm,线重m
DN100无缝钢管外径108mm，壁厚4mm,线重m;
DN125无缝钢管外径133mm，壁厚4mm，线重m;
DN150无缝钢管外径159mm，壁厚，线重m;
DN200无缝钢管外径219mm，壁厚6mm，线重m;
计算管道长度荷载如下：
Q65=kg/m+1000**kg/m=*=N/m.
Q100=7850***（（）+1000**（）+1000**
*2）2/4+45***+=m=*=N/m
Q200=7850***（）+1000**kg/m=*
=m
经计算，求得管道截面抗弯系数W如下：
W65=W100=，W125=,W150=，W200=；
管道截面惯性矩I
I65=I100=，I125=,I150=，I200=；
1.按强度条件计算的管架最大跨距的计算公式：
Lmax——管架最大允许跨距（m）
q——管道长度计算荷载（N/m）,q=管材重+保温重+附加重
W——管道截面抗弯系数（cm3）
Φ——管道横向焊缝系数，取
[δ]t钢管许用应力——钢管许用应力（N/mm2）
强度条件下计算得：
Lmax（65）=、Lmax（100）=、Lmax（125）=、Lmax（150）=、Lmax（200）=
2.按刚度条件计算的管架最大跨距的计算公式：
Lmax——管架最大允许跨距（m）
q——管道长度计算荷载（N/m）,q=管材重+保温重+附加重
Et——刚性弹性模量（N/mm2）
I——管道截面惯性矩（cm4）
i0——管道放水坡度，取
刚度条件下Lmax（65）=、Lmax（100）=、Lmax（125）=、Lmax（150）=、Lmax（200）=
综合强度与刚度条件下管道最大允许跨距（取最小值）：
Lmax（65）=>4m，符合要求；
Lmax（100）=>4m，符合要求；
Lmax（125）=>4m，符合要求；
Lmax（150）=>4m，符合要求；
Lmax（200）=>6m，符合要求。
综上：
支架间距符合管道强度和刚度允许最大跨度要求。
二、支架锚固分析
锚栓极限荷载：
M12抗拉荷载,抗剪荷载；
M10抗拉荷载,抗剪荷载；
在多种组合情况下对锚栓进行最不利分析情形如下：
1、4根DN200间距6m12#槽钢8颗M12膨胀螺栓
2、2根DN150+2根DN125间距4m10#槽钢6颗M12膨胀螺栓
3、4根DN125间距4m8#槽钢6颗M10膨胀螺栓
情形一：
锚栓承受垂直荷载=*（4根DN200管道荷载+支架自重）（考虑35%可变荷载）
=*（4**6+**）==
8颗M12能承受的极限抗剪荷载=*8=>，符合要求；
情形二：
锚栓承受垂直荷载=*（2根DN150+2根DN125管道荷载+支架自重）（考虑35%可变荷载）
=*（2**4+2**4+**）==
6颗M12能承受的极限抗剪荷载=*6=>，符合要求；
情形三：
锚栓承受垂直荷载=*（4根DN125管道荷载+支架自重）（考虑35%可变荷载）
=*（4**4+**）==
6颗M10能承受的极限抗剪荷载=*6=>，符合要求；
综上：
方案设计的锚栓数量和规格符合管道满荷载要求。
三、支架受力分析
单根管道垂直方向计算荷载=（钢管重量+保温重量+介质重量）*支吊架间距*（考虑35%可变荷载）
DN65单根管道垂直方向计算荷载=*4*=
DN100单根管道垂直方向计算荷载=*4*=
DN125单根管道垂直方向计算荷载=*4*=
DN150单根管道垂直方向计算荷载=*4*=
DN200单根管道垂直方向计算荷载=*6*=
管道水平方向的计算荷载=垂直方向计算荷载*（见图集03S402）
DN65单根管道水平方向计算荷载=*=
DN100单根管道水平方向计算荷载=*=
DN125单根管道水平方向计算荷载=*=
DN150单根管道水平方向计算荷载=*=
DN200单根管道水平方向计算荷载=*=
（一）支吊架梁内力分析
支吊架梁使用三种型号槽钢为12#，10#和8#，对此三种进行最不利受力状况分析如下：
a）4根DN200间距6m12#槽钢
b）2根DN150+2根DN125间距4m10#槽钢
c）4根DN125间距4m8#槽钢
a情形下支吊架梁受力分析图：
得到12号槽钢管支吊架梁垂直方向最大剪力为，最大弯矩为·m;管支吊架梁垂直方向最大剪力为，最大弯矩为·m。
b情形下支吊架梁受力分析图
得到10#槽钢管支吊架梁垂直方向最大剪力为3525N，最大弯矩为·m;管支吊架梁垂直方向最大剪力为，最大弯矩为·m。
c情形下支吊架梁受力分析图
得到8#槽钢管支吊架梁垂直方向最大剪力为，最大弯矩为·m;管支吊架梁垂直方向最大剪力为，最大弯矩为·m。
（二）支吊架梁验算
（1）支吊架梁抗弯强度验算
得出管支吊架梁的最大弯矩后，根据选用的支吊架材料规格代入以下公式进行抗弯强度验算。
式中：
rx、ry——截面塑性发展系数，一般型钢取
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）
σ——钢材的抗拉强度，一般型钢钢材取210MPa
支吊架梁验算表
（2）支吊架梁抗剪强度验算
得出管支吊架梁的最大剪切力后，根据选用的支吊架材料规格代入以下公式进行抗剪强度验算。
式中：
τ——抗剪强度
Vx、Vy——梁所承受的X轴方向、Y轴方向的最大剪力（N）
S——梁截面面积（m2）
σv——钢材的抗拉强度，一般型钢钢材取160MPa
12#槽钢
=*107Pa<σv=136Mpa,满足抗剪要求
10#槽钢
=*106Pa<σv=136Mpa,满足抗剪要求
8#槽钢
=*106Pa<σv=136Mpa,满足抗剪要求
（三）支吊架柱验算
（1）支吊架住的横截面积验算：
S=σ），式中S为管架柱的最小截面积，R为支架柱竖直方向的拉力或压力，σ为钢材的抗拉强度，一般型钢钢材取210MPa
12#槽钢支架柱最小截面面积：
S=**210）=
10#槽钢支架柱最小截面面积：
S=*3525/*210）=
8#槽钢支架柱最小截面面积：
S=**210）=
（2）支吊架住弯曲验算：
式中：
r——截面塑性发展系数，一般型钢取
F——支架梁作用给管架柱的水平支座反力N
h——支架梁距离支撑点的高度
W——支架柱的最小截面系数（cm3）
σ——钢材的抗拉强度，一般型钢钢材取210MPa
12#槽钢支架柱最小截面系数：
S=****210）=
10#槽钢支架柱最小截面系数：
S=**1/**210）=
8#槽钢支架柱最小截面系数：
S=****210）=
（3）查槽钢规格表，得:
型号
截面面积（cm2）
截面系数Wx（cm3）
截面系数Wy（cm3）
8#
10#
12#
对比经计算得出的最小截面积和最小截面系数，所选择的12#、10#和8#槽钢可作为支吊架的柱，满足所承受管道和支吊架自身重对强度的要求。
四、结论
结合相关规范数据，通过以上对管道允许最大间距的计算，以及12#、10#、8#槽钢支架的锚固受力验算，槽钢管架梁的强度和柱的截面计算，该方案的支吊架设计及使用安全性符合要求。
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