管道荷载计算方法.docx
《管道荷载计算方法.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《管道荷载计算方法.docx(15页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
管道荷载计算方法
管道荷载计算方法
注意
(1)此设计规定应按照以下说明:
管道设计工作应按照规定执行。
(2)此规定指出工程设计专业必须为管道设计的需要来执行。
在规定基础上管道设计者可以作适当的修改。
2.荷载和外力的设计
2.1通则
当设计下列结构时,应考虑荷载。
各种荷载的联合作用在计算中的应用见2.14条。
2.2结构本体
应计算结构本体和防火材料的重量。
2.3动设备
对于泵、压缩机、马达等设备重量,要尽可能快地从制造商处获取相关数据,其中应包括控制、辅助设备、配管等重量。
在对设备直接设在支架上的情况进行计算时,应尽可能快地提交相关动力影响因素。
2.4起重机荷载
起重机的荷重应根据制造商的数据来确定。
2.5容器、塔等
除容器和塔外,还包括过滤器、沉降槽、换热器、冷凝器及其配管。
根据该类设备各种荷载的综合情况,在计算中应包括以下重量/荷载。
(1)空重
这是容器、塔等的静止重量,包括衬里材料、保温、防火、阀门等,应根据制造商提供的数据推导出来。
(2)操作重
操作重是容器、塔等的空重,几在该单元操作过程中最大容量的重量之和。
(3)水压实验荷载
在现场需要对设备进行水压实验时,设计支架结构时应考虑该设备完全充满水的重量。
当一个支撑支一台以上的容器时,该支撑应根据以下基础进行设计:
在同一时刻,一台容器进行水压实验,而其他容器为空设备或仍处于操作状态中。
2.6活动荷载
(1)活动荷载应根据以下平台或通道的用途分为几个等级
(a)A级
主要用作人行通道,除了人可搬动的物品外,没有其他东西。
例如台阶、楼梯平台、管架上人行道、仪表监测平台及阀门操作平台。
(b)B级
用于较轻的阀门、换热器、法兰、类似部件的检修工作,放置拆卸这些部件的工具,若在梁或桁架上放置重物须加小心。
(c)C级
承受特殊荷载。
要根据特殊需要进行设计。
(2)活动荷载见表1
表1生活荷载
等级
活动荷载
等级A
200Kg/m2
等级B
400Kg/m2
等级C
根据实际情况确定
2.7风荷载
风荷载应根据UBC确定,假设以下几点:
风驻点压力
q=140kg/m2(在10米高度)
方向“c”
重要系数I=1
风力可从各个方向作用于构筑物,应考虑其最不利的情况(最大逆风向)。
对于宽度在4米或以下的架空管架,应计算作用在最大的三根管子上的风荷载。
对于宽度大于4米的架空管架,应计算作用在最大的四根管子上的风荷载。
2.8管束拉力
当换热气壳体的污垢系数等于或大于0.0008m2.hr.℃/kcal时,换热气制作应按100%推力计算。
当污垢系数小于0.0008m2.hr.℃/kcal时,支座按推理的50%计算,即管束重量。
当支架支撑两台以上换热器时,该支架仅需按以下基础进行设计;一台换热器的管束处于将关键拨出的临界状态,而其他换热器是空的或处于操作状态.
2.9冲击荷载
冲击荷载应根据钢结构AISC标准确定.
2.10热应力
(1)当热膨胀导致设备与支座之间的磨擦时,摩擦力为支座上的操作荷载与下列使用的摩擦系数的乘积。
表面摩擦系数
钢与钢0.3
钢与混凝土0.4
(2)在设计管道指甲的梁时,应考虑刚直管架上的管道膨胀或收缩产生的水平摩擦力。
摩擦力按下式确定:
F=0.3KW
(0.4)
式中,F:
水平摩擦力
W:
管重包括介质和保温材料
K:
简化系数
当一根梁支撑两根或两根以下管子时,K=1.0;当一根梁支撑三根或三根以上管子时,系数K根据下表确定:
热管重量/总管重K
a<0.50.5
0.5≤a≤0.70.67
0.7<a1.0
2.11安装及检修时荷载
对于构筑物的每一部分,都应考虑安装和检修时的各种可能荷载情况,并应注意最苛刻条件下的情况。
2.12雪荷载
无
2.13地震荷载
2.14联合荷载
(1)构筑物及构筑物的每一部分,还有它们的指点和固定点,应为联合荷载的设计。
联合荷载见表2,表中使用以下组成构筑物本体重。
a-构筑物本体重
b-设备重
c-起重机荷载
d-容器塔罐等空重
e-容器塔罐等操作重
f-容器塔罐等水压实验荷载
g-动荷载
h-风荷载
i-管束推力
j-冲击荷载
k-热应力
l-安装几检修时荷载
m-雪荷载
n-地震荷载
表2联合荷载A到E
联合荷载
操作
试验
安装或检修
地震
无风
有风
A
B
C
D
E
a
×
×
×
×
×
b
×
×
×
×
×
c
×
×
×
×
×(注释1)
d
×
e
×
×
×
f
×
g
×
×
×
×
×(注释2)
h
×
×(注释3)
×(注释3)
×(注释4)
i
×
j
×
×
×
k
×
×
×
l
×
m
×
×
×
×
×
n
×
注释1:
只计起重机本体重量
注释2:
只计荷载的50%
注释3:
只计荷载的50%
注释4:
只计荷载的25%,只针对火炬烟囱几其支架的设计
目录
1.范围
2.荷载类型和组合
2.1荷载类型
2.2条件
2.3荷载组合
3.荷载计算方法
3.1管子荷载
3.2由热胀或热缩引起的反作用力
3.3摩擦力
1.
范围
本标准中包括的荷载数据的计算方法用于民用建筑、设备、工业炉平台的设计。
2.荷载类型及组合
2.1荷载类型
荷载数据应包含以下荷载:
(1)管道荷载(自重及工作荷载)
管道重量,保温材料,介质等
(2)热胀或热缩引起的反作用力
反作用力是由管子的热胀或热缩以及约束的位移引起的。
(3)摩擦力
摩擦力是由管架上的管子的位移引起的。
(4)地震荷载
(a)由地震加速引起的荷载
(b)由管道约束点的与地震相关的位移引起的反作用力(反作用力的计算方法与热应力的
计算方法类似)
(5)风荷载
(6)雪荷载
(7)冲击力
由安全阀气流或水锤的冲击引起的荷载。
(8)膨胀节的冲击及反弹作用。
2.2条件
荷载的计算应经过下述条件的研究。
当荷载已达到正常操作时的最大值,或在其他操作情况下荷载的变化可以忽略不计,计算可仅以正常操作情况为基准。
(1)充水重,由于内压产生的膨胀节的冲击力。
(2)正常操作条件。
正常操作条件不同于以下第(3)条中所述情形。
(3)特殊操作情况
(A)开车情况(从开车到正常操作的过度情况)。
管子从管架上松开,有设备或管道等内部温度的临时变化引起的热应力。
(B)停车情况(从正常操作到停车的过度情况)。
应考虑到与紧急停车相关的问题(压降等),开车时的情况也应考虑。
(C)除焦,再生操作,蒸汽转化等。
2.3荷载组合
下表是在各自条件下同时起作用的荷载组合。
如表1所示
条件
符号
荷载
水压/气压试验
正常操作
特殊操作
T
N
U
管子重
P
W
q
O**
O
O
3.1.3
(1)(b)(v)
热胀或热缩的反作用力
T
——
O
O
3.2.2
摩擦力
F
——
——
O
地震荷载
Ep
Ew
——
O*
——
风荷载
Wp
Ww
——
O*
——
雪荷载
Sp
Sw
Sq
——
O
O
冲击力
H
——
O*
O
膨胀节中的冲击力或反弹力
J
O
O
O
注
(1)以下是上表中符号意义
P:
集中荷载
W:
均匀荷载
Q:
单位荷载(单位面积重量)
(3)假设地震荷载,风荷载及冲击荷载没有同产生影响.
(4)在水压实试验中无需标注管架,梁,结构等的垂直荷载.在其他情况下,当官衔数量叫少室,应单独表出每跟官衔的垂直荷载。
3.荷载计算方法
3.1管道荷载
3.1.1单位长度管重
重量是以下各点的总和
(1)管道
(2)标准管子的单位荷载按照JGS220-311-3-01E中“管子重量和性质表(ANSI)”。
标准保温材料的单位荷载按照JGS-220-311-3-03E。
(3)介质
气体,蒸汽或空气不包括在单位荷载中。
典型遗体的比重见表A
(1)。
(4)管子永久荷载的其他辅助组成。
伴热,衬里材料等。
注;阀门,法兰等应作为集中荷载。
3.1.2结构及荷载的标注
结构上受的荷载的标注方法应为表2中琐事的集中荷载,均匀荷载,单位荷载中的一种。
表2结构及荷载的标准
荷载标注
结构
集中荷载
均匀荷载
单位荷载
管架主梁
3.1.3
(1)(a)
——
O
管架中间梁
3.1.3
(1)(a)
O
纵梁
3.1.3
(1)(a)
O
——
桁梁
3.1.3
(1)(a)
——
O
支架
O
O*
——
平台
O
O*
——
地沟
O
O*
——
注:
在条件中,若支撑大量小尺寸管线荷载,可作为均匀荷载标注。
3.1.3荷载计算方法
(1)集中荷载
(a)表3中荷载收据信息表明集中荷载的范围。
表3集中荷载范围
适用范围
适当集中荷载
管架桁梁
1.下列管子的垂直荷载
(1)介质为液体,公称直径为18“或以上的管线。
(2)介质为气体,公称直径为30“或以上的管子。
(3)辅助设备(阀等)的重量为1.0t或以上。
2.作用在固定点及导向点的热应力(包括膨胀节的推力和弹力)。
3.作用于固定点及导向点的地震荷载。
4.冲击立引起的荷载(水锤,安全阀推力等)。
支撑
管子垂直荷载(包括辅助设备)
平台
地沟
(b)集中荷载计算方法
按以下方法计算集中荷载
(I)水平关的集中荷载按以下方法计算:
例1水平管线集中荷载计算方法:
“B”点集中荷载=l1.w/2+l2.w/2
(1)
式中
w:
单位长度管重
(ii)垂直官衔的集中荷载
垂直官衔上指点的集中荷载等仪垂直部分全部荷载于水平部分1/2荷载之和.
图2垂直官衔上集中荷载计算方法
作用于”E”点的集中荷载E=l3.w/2+l4.w+l5.w/2
(2)
若没有规定”E”点,垂直部的荷载应分布在指点”F”和”D”,见下段(iii)
(iii)有阀门等集中荷载引起的作用于指点的荷载,应以按比例分配的方法进行计算.
图3阀门等集中荷载按比例分配方法
阀门在’B”点的集中荷载”B”=l1.P1/l1+l4P2/L2(3)
(iv)可以应用计算机计算集中荷载
(v)由于管子上抬导致集中荷载不平衡,应再检查热应力计算结果。
(2)军部荷载的计算
(a)指甲上均匀荷载的计算
计算见例4
图4支架上均部荷载的计算方法
L≤1.2S
均部荷载“w”=W/S(4)
(W应不小于100kg/m)
L>1.2S
均部荷载“w”=W×1.2/L(5)
(W应不小于100kg/m)
式中,
W:
阴影部分管子总荷载
S:
官衔总宽
L:
指甲宽度
(b)计算方法见例5
图5脊梁方向的梁上均部荷载的计算方法
3.0m或后面指甲跨度的1/2,无论哪一个,选其中大的尺寸。
L≤1.2S
均部荷载“w”=W/L(6)
(W应不小于200kg/m)
L>1.2S
均部荷载“w”=W×1.2/L(7)
(W应不小于200kg/m)
式中
W:
阴影部分管子总荷载
S:
管束总宽度
L:
梁木方向跨度
(3).单位荷载的计算
单位荷载应为单位面积的平均荷载,并应表出表4所示的荷载登记符号。
例如,计算出单位荷载为0.115t/m2
表4荷载等级(单位:
t/m2)
荷载等级
a
b
c
d
e
f
g
h
i
单位荷载
0.050
0.075
0.100
0.125
0.150
0.175
0.200
0.225
0.250
计算单位荷载
0.059
0.06
~
0.084
0.085
~
0.109
0.110
~
0.134
0.135
~
0.159
0.160
~
0.184
0.185
~
0.209
0.210
~
0.234
0.235
~
0.259
(a)主梁上单位荷载计算方法
计算方法见例6
图6单位荷载计算方法
L≤1.2S
单位荷载“q”=W/L(8)
L>1.2S
单位荷载“q”=W×1.2/L(7)
式中
W:
阴影部分管子总荷载
S:
管束总宽度
L:
管架宽
(b)中间梁所支官衔的最大尺寸见表5
主梁间距
中间梁所支撑管线的最大尺寸
10.0≥l>8
8
8.0≥l>6
4
6.0≥l
3
(假定中间梁位于主梁的中间)
中间梁单位荷载的计算方法见例7
图7中间梁单位荷载计算方法
L≤1.2S
中间梁单位荷载“q”=W/L(10)
L>1.2S
中间梁单位荷载“q”=W×1.2/L(11)
式中
W:
阴影部分的中间梁单位长度上管子总荷载
S:
管束总宽度
L:
管架宽
(c)当管子被中间梁支撑时,应计算主梁和中间各自的单位荷载,并将其标注在荷载数据信息中。
主梁及中间梁支撑管道荷载的范围见例8
图8中间梁上管道荷载范围
主梁上管道荷载范围
主梁上的荷载应由民用建筑工程师利用以下方程式计算
主梁上管子荷载
=〔主梁单位荷载×(A×L)〕-〔中间梁单位荷载×(1/2A×L)(12)