管道吊架施工方案.docx

1、管道吊架施工方案一、管道的布置原则 2二、吊架跨距布置 2三、管道支吊架荷载分析 33.1管道支吊架介绍 33.2支吊架荷载分析 43.2.1垂直荷载 43.2.2水平荷载 4四、管道支吊架受力计算 54.1管道垂直方向的荷载计算： 64.2管道水平方向的荷载计算： 84.3膨胀螺栓受力分析： 104.4槽钢受力分析： 104.5受力结论： 13五、 施工方法和部署 135.1支吊架制作材料 135.2支吊架型式 145.3支吊架安装方法 15一、管道的布置原则对管道进行合理的深化和布置是管道支吊架设计的前提条件。 欲设计安全使 用、经济合理、整洁美观的管道支吊架，首先需对管道进行合理的布置，

2、其布置 不得不考虑以下参数：1.管道布置设计应符合各种工艺管道及系统流程的要求；2.管道布置应统筹规划，做到安全可靠、经济合理、满足施工、操作、维修 等方面的要求，并力求整齐美观；3.在确定进出装置（单元）的管道的方位与敷设方式时，应做到内外协调；4.管道宜集中成排布置，成排管道之间的净距（保温管为保温之间净距）不 应小于 50mm。5.输送介质对距离、 角度、高差等有特殊要求的管道以及大直径管道的布置， 应符合设备布置设计的要求，并力求短而直，切勿交叉；6.地上的管道宜敷设在管架或管墩上，在管架、管墩上布置管道时，宜使管 架或管墩所受的垂直荷载、水平荷载均衡；7.管道布置应使管道系统具有必要

3、的柔性，在保证管道柔性及管道对设备、 机泵管口作用力和力矩不超出过允许值的惰况下，应使管道最短，组成件最少；8.应在管道规划的同时考虑其支承点设置，并尽量将管道布置在距可靠支撑 点最近处，但管道外表面距建筑物的最小净距不应小于 100mm，同时应尽量考虑 利用管道的自然形状达到自行补偿；9.管道布置宜做到“步步高”或“步步低”，减少气袋或液袋。不可避免时 应根据操作、检修要求设置放空、放净。二、吊架跨距布置管架的跨距的大小直接决定着管架的数量。跨距太小造成管架过密，管架 数量增多，费用增高，故需在保证管道安全和正常运行的前提下，尽可能增大管道的跨距，降低工程费用。但是管架跨距又受管道材质、截面

4、刚度、管道其 它作用何载和允许挠度等的影响，不可能无限的扩大。所以设计管道的支吊架 应先确定管架的最大跨距， 管架的最大允许跨距计算应按强度和刚度两个条件 分别计算，取其小值作为推荐的最大允许跨距。根据相关规范规定的管道支吊架最大间距确定管道最大允许跨度， 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）1520253240507080100125150200250300支架 的最 大间 距（m）L11.52.02.52.53.03.54.05.05.05.56.57.58.59.5L22.53.03.54.04.55.06.

5、06.56.57.57.59.09.510.5对大于 300（ mm）的管道可参考 300（ mm）管道注：1 适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/m 3的管道系统。2 L 1用于保温管道， L2用于不保温管道。三、管道支吊架荷载分析3.1管道支吊架介绍用来支撑管道的结构叫管道支吊架， 管道在敷设时都必须对管道进行固定或 支撑，固定或支撑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）和支撑节点组成。3.2支吊架荷载分析3.2.1 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

6、基 本垂直荷载指管道支吊架所承受的管道重力、 介质重力、 保温层等附件的重力等 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。 因可变垂直荷载是无法精确计算的， 为此我们将管 道支吊架的基本垂直荷载乘以一个经验系数(一般为 1.21.4 )作为管架垂直方 向的计算荷载。A B C管道支吊架基本垂直荷载计算， 可先将复杂的管道支架体系近似的看作 简支梁，根据受力分析，管架 B所承受的基本垂直荷载为 GB=(GL1+ GL1)/2因管道支吊架在一个工程里数量种类繁多， 不可能一一计算， 为此我们 只需考虑同类型支架的最不利受力状况即可， 根据

7、管道支吊架的最大允许跨 度来计算最不利支架，此时就只需计算长度为最大允许跨度 L 的管道、介质、 保温层的重力 GB即可。其重力方向的计算荷载为 G=GB ( =1.21.4 )3.2.2 水平荷载管道水平方向的荷载是作用在管架上的水平推力， 根据支架类型可分为活动 管架上的水平推力和固定管架上的水平推力。a. 活动管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 f= G (为摩擦系数， G为管道垂直荷载) 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， 其作用在固定管架上的水平推力为补偿器被压缩或拉伸 所产生的反弹力。水平推力 =补偿

8、器反弹力 T= L（为补偿器的弹性模量， L 为补偿器发生的变形长度）采用自然补偿的管道，是利用管道的自然弯曲形状所具有的柔性以补偿管道 的热胀和冷缩位移，如图所示。固定支架变形管道长度为 L，补偿臂管道长为 Lb管道安装温度按 t1 考虑，管道工作温度为 t2 ，故钢管材质的管道会在温 度变化下缩短 L= TL （ 式中 为钢管的线膨胀系数， T 为温差，L 为固定支架变形管道长度 ）故作用在管道补偿上的推力为 T=3LEI/Lb3 （E 为管道的弹性模量， I 为 管道的惯性矩）四、管道支吊架受力计算根据以上管架的受力分析，现以 2根 DN200冷水管，管材为无缝钢管 219 6.5 ，工

9、作温度为 7-24； 2根 DN150冷水管，管材为无缝钢管 1684.5， 工作温度为 10-25 ，请对该管组的防晃支架进行受力分析。根据规范，因DN100的管架最大跨距为 5m，DN200的管架最大跨距为 7.5 ， 故该管组设置的共用支架最大跨距按 5m计算， 由此根据最不利情况支架间距 为5m分析管架的受力。4.1管道垂直方向的荷载计算：DN400单根管道作用在管架上的计算荷载：DN400单根管道垂直方向的基本荷载(支吊架间距为 5米)钢管重量 7850(0.426-0.008) 0.008 53.14 9.8=4039N 保温重量 48(0.426+0.05) 0.05 53.14

10、 9.8=176N2介质重量 1000(0.426-0.008 2)253.14 9.8/4=6466N单根管段计算荷载 (钢管重量 +保温重量 +介质重量) 1.35 (考虑35 可变荷载。)单根DN400冷水管道计算荷载 G400( 4039+176+6466) 1.35 14420NDN300单根管道作用在管架上的计算荷载：DN300单根管道垂直方向的基本荷载(支吊架间距为 5米)钢管重量 7850(0.325-0.008) 0.008 53.14 9.8=3062N保温重量 48(0.325+0.05) 0.05 53.14 9.8=121N介质重量 1000(0.325-0.008

11、2)253.14 9.8/4=3672N 单根管段计算荷载 (钢管重量 +保温重量 +介质重量) 1.35 (考虑35 可变荷载。)单根DN300冷水管道计算荷载 G300( 3062+121+3672) 1.35 9254N DN200单根管道作用在管架上的计算荷载DN200单根管道垂直方向的基本荷载(支吊架间距为 5米)钢管重量 7850(0.219-0.006) 0.006 53.14 9.8=1544N保温重量 48(0.219+0.05) 0.05 53.14 9.8=100N介质重量 1000(0.219-0.006 2)253.14 9.8/4=1649N 单根管段计算荷载 (钢

12、管重量 +保温重量 +介质重量) 1.35 (考虑35 可变荷载。)单根DN200冷水管道计算荷载 G200( 1544+100+1649) 1.35 4446N DN150单根管道作用在管架上的计算荷载DN150单根管道垂直方向的基本荷载(支吊架间距为 5米)钢管重量 7850(0.168-0.0045) 0.004553.14 9.8=888N保温重量 48(0.168+0.05) 0.05 53.14 9.8=80N介质重量 1000(0.168-0.0045 2) 253.14 9.8/4=972N 单根管段计算荷载 (钢管重量 +保温重量 +介质重量) 1.35 (考虑35 可变荷载

13、。)单根DN150冷水管道计算荷载 G150( 888+80+972) 1.35 2619N DN100单根管道作用在管架上的计算荷载DN100单根管道垂直方向的基本荷载(支吊架间距为 5米)钢管重量 7850(0.108-0.005) 0.005 53.14 9.8=623N保温重量 48(0.108+0.05) 0.05 53.14 9.8=59N介质重量 1000(0.108-0.005 2)253.14 9.8/4=370N (考虑蒸 汽管道水压试验时管道内介质的重量。)单根管段计算荷载 (钢管重量 +保温重量 +介质重量) 1.35 (考虑35 可变荷载。)单根DN100冷水管道计算

14、荷载 G100( 623+59+370) 1.35 1421N4.2管道水平方向的荷载计算：由于该管架为活动支架， 所以管架水平方向的受力为管道在管架上滑动摩擦 力按0.3 取值，计算如下：DN400管道的水平推力 T 400=f 400=G400=0.3 14420=4326NDN300管道的水平推力 T 300=f 300=G300=0.3 9254=2776NDN200管道的水平推力 T 200=f 200= G200=0.3 4446=1334NDN150管道的水平推力 T 150=f 150=G150=0.3 2619=785NDN100管道的水平推力 T 100=f 100=G10

15、0=0.3 1421=426N 管架受力平面图4.3膨胀螺栓受力分析：根据综合支架结构形式分析得知竖向槽钢受力应由 4 颗膨胀 螺栓同时受力，取膨胀螺栓同时受力系数 K1=0.90；根据室内管道 支架及吊架(03S402)9页查得 M12 膨胀螺栓抗剪荷载为 3.14KN， 抗拉荷载 4.83(见下图)，则 4 颗膨胀螺栓能承受的载荷总和为：剪力： F总=4 3.140.9 =12.56KN拉力： F总=4 4.830.9 =17.39KN4.4槽钢受力分析：1)、主梁验算主梁材料类型槽钢主梁合并根数 nz1主梁材料规格10 号槽钢主梁截面积 A(cm2)12.74主梁截面惯性矩 Ix(cm4

16、)198.3主梁截面抵抗矩 Wx(cm3)39.7主梁自重标准值 gk(kN/m)0.1主梁材料抗弯强度设计值 f(N/mm 2)2152主梁材料抗剪强度设计值 (N/mm2)1252主梁弹性模量 E(N/mm 2)206000主梁允许挠度 (mm)1/250荷载标准值：q=gk=0.1=0.1kN/m第 1 排： F1=F1/nz=4.4/1=4.4kN第 2 排： F2=F2/nz=4.4/1=4.4kN 第 3 排： F3=F3/nz=2.6/1=2.6kN 第 4 排： F4=F4/nz=2.6/1=2.6kN 荷载设计值：q=1.2 gk=1.2 0.1=0.12kN/m第 1 排：

17、 F1=F1/nz=4.4/1=4.4kN第 2 排： F2=F2/nz=4.4/1=4.4kN 第 3 排： F3=F3/nz=2.6/1=2.6kN 第 4 排： F4=F4/nz=2.6/1=2.6kN1、强度验算弯矩图 (kNm)max=M max/W=1.856 106/39700=46.756N/mm2f=215N/mm2 符合要求！2、抗剪验算剪力图 (kN)max=Qmax/(8I z )bh02-(b-)h2=8.168 100048 1002-(48-5.3) 832/(8 19830005.32 )=18.054N/mm222 max=18.054N/mm2 =125N/

18、m2 m符合要求！3、挠度验算变形图 (mm) max=0.216mm =l/250=1300/250=5.2mm 符合要求！4、主梁整体稳定性验算 受弯构件整体稳定性分析： 其中 b - 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，按照下式计算：2b=(570tb/lh) k2=(570tb/lh) (235/fy)=570 8.5 48 235 /(1100 100235)=2.11由于 b 大于 0.6，根据钢结构设计标准 (GB50017-2017)附表 C，得到 b 值为 0.94。Mmax/( bWxf)=1.856 106/(0.937 39.7 215103)=0.232 1符合要求！4.

19、5受力结论：槽钢受力： 10#槽钢的截面积为 12.74cm2,Q235的抗拉强度为 21KN/ cm2,10#槽 钢的抗拉强度为 27KN，考虑轴心偏差及焊接质量，取 0.85 ，故最大允许承受拉 力为 22.95KN。2根 5米 DN150加 2根5米 DN200的冷水管在满负荷运转时所产生的静荷载和动 荷载总值为 2.6 2+4.442+0.782+1.332=18.3KN。单根槽钢拉力 22.95KN4 根总管重 18.3KN，故 10#槽钢满足要求。另外所有焊 缝处采取满焊、焊透，能保证等强焊接。因此槽钢能满足强度要求。M860、M1080、M12100膨胀螺栓抗拉抗剪及相应承受力表

20、如下：规格型号数量最大允许承受力M8602个2根 DN32、2根DN25M10804个4根 DN50、3根DN80M121004个2根DN300、4根 DN200、6根DN150、8根DN100五、 施工方法和部署5.1支吊架制作材料地下室及商业部分消火栓管、生活用水给水管、空调水管、采暖管等主干管均采用综合吊架方式进行安装，选用的材料有 10#槽钢（材质 20 优质碳素结构钢）、610mm厚的钢板、 M860膨胀螺栓、 M1080膨胀螺栓、 M12 100膨胀 螺栓， 7070 6角铁、 5050 5 角铁、焊条等5.2支吊架型式吊架总体结构型式如下图：5.3支吊架安装方法根据已批准的综合管

21、线图对吊架安装的水平位置进行放线定位， 确定筋板的 水平位置， 再根据各吊架安装处梁的高度来确定筋板的竖向位置， 进行螺栓孔定 位，再用配套的钻头进行钻孔， 钻孔的深度应与膨胀螺栓的长度相配， 钻好孔后， 装入 M12120 的膨胀螺栓，用开口扳手将螺母收紧，并使膨胀螺栓内部胀开， 之后松下螺母，取下垫片及弹介，装上筋板，再依次装上垫片、弹介、螺母，再 将螺母收紧。 之后确定吊架的竖向长度， 下料后焊接于已安装完毕筋板上， 竖向 吊架焊接好后， 根据综合图的标高确定横亘的位置， 下料后焊接， 具体方式如下 图（管弄布置受力分析图 1-1 ）,采用四颗 M12120的膨胀螺栓将 =10mm厚的 钢板固定于梁侧面 , 并将槽钢焊接于钢板上（全焊），这种吊架方式各部位均焊 接，受力最薄弱部位便是膨胀螺栓，所以受力分析只计算膨胀螺栓的实际受力。