钢结构管道支架的优化设计
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要 有 以下 几 个方 面 ：
下端与基础 固定 ， 一般采用双柱式单 片支架 。 ３ ） 柔性管架上的主动管道采用滑动或者 铰接管座 ， 其他 管道
水 利 电力 出版社 。 ２ ０ ０ ３ ．
１ ） 管道支架设 计使 用年 限为 ５ ０年 。安 全等 级取一 级 ， 结构 方程得 到完善 。并对导线最低点水 平张力进行 实际算例 检验 ， 由
尚应按规定进行结构构件抗震 承载力验算 。 工程设计 的重要 组成部分 ， 管道介质 主要有热 力管道 、 煤气 管道 、 构， ３ ） 管道支架横梁在垂直荷载及水平推力作用 下 ， 按 照双 向受 水管、 除尘风管 、 烟气管道 、 压缩空气管道 、 硫铵溶 液输送管道 等。 弯构件计算 。固定 管道支 架横 梁的最 大挠度不 宜大 于梁跨 度 的 根 据结 构特点可分 为独立式 管架 和组合 式管架 。独 立式 管架包
钢 结 构 管 道 支 架 的 优 化 设 计
刘 大 怡
（ 武汉都市环保工程技术股份有限公司 ， 湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ０）
摘
要： 介绍 了钢结构管道支架的一般设计原则及 常用结构 类型 ， 以某钢厂 大型煤气 管道 支架设计为例 ， 用有 限元方 法计 算 了钢
构件采用不同截面时的应力及 自重 ， 通过比较分析 ， 总结 出合理、 经济 的管道支架优化设计原则 ， 以达到优化设计的 目的。
标准值 ） 作用下 的挠度容许值不大于 Ｌ ／ ４ ０ ０ 。沿管 道横 向风 索式组合管道支架。本文仅讨论独 立式钢结构 管道支架 ， 并 以某 推力（ 荷载标准值作用下 的柱顶位移不大于 Ｈ ／ ０ ４ ０ ； 固定管道支架沿管道 大型煤 气管道支架设 计为例 ， 用有限元方法计 算 了钢构 件采用不 ／ ４ ０ ０ ； 日为支架高度 。 同截面时的应力及 自重 ， 通过 比较分析 ， 总结 出合 理 、 经 济 的管 道 纵向在管道水平推力作用下 的柱顶位移为 Ｈ 支架优化设计原则。 ４ ） 地震基本烈度 为 ８度及 ８度 以上地 区的活 动管道 支架应 采用刚性活动管道支架。
力技 术 ， ２ ０ ０ ０ （ ４ ） ： ３ ７ — ３ ８ ．
［ ５ ］ 王战 利 ． 单 个 集 中荷 载 作 用 下 架 空 输 电 线路 弧 垂 计 算 的探 讨 和应 用［ Ｊ ］ ． 河南科技 ， ２ ０ １ ２ （ １ ２ ） ： ７ ７ — ７ ８ ．
［ １ ］ 邵天 晓． 架空送 电线路 的电线力学计算 ［ Ｍ］ ． 第 ２版． 北京 ：
第４ ０卷 第 ３期
・
５ ４・
２ ０ １ ４ 年 １月
Ｓ ＨＡＮ ＸＩ Ａ ＲＣ ＨＩ Ｔ Ｅ Ｃ Ｔ ＵＲＥ
山 西 建 筑
Ｖｏ １ ． ４ ０ Ｎｏ ． ３
Ｊ ａ ｎ ． ２ ０ １ ４
文章 编 号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ３ ． ０ ０ ５ ４ ． ０ ２
wk.baidu.com
／ ５ ０ ０； 其他管道支架横梁 的最 大挠度不 应大 于梁跨 度 的 １ ／ ２ ５ ０ 。 括 固定 支架 、 刚性管架 、 柔性管架 、 半 铰接管架 、 双 向活动管架 （ 摇 １ 标准值 ） 作用下 的挠 度容许值不 大于 ／ ， ／ ４ ０ ０ ； 管道 水平 摆管架 ） 。组合式管架包 括桥架 式 、 桁架式 、 悬 臂式 、 悬索 式及 吊 竖 向荷 载（
此得 出本文所得公式 的可行性 。 ２ ） 给 出了在 导线任一位置作用一集 中荷载时 的线形 方程 ， 并 且计算 了相应的弧垂 。和现有 的线形做 出 了比较 ， 现有文 献 ［ １ ］
具 有单 个 集 中荷 载 的平 丘地段 架空 线计 算 （ 二） ［ ２ ］ 李 博之． ［ Ｊ ］ ． 电力建设， １ ９ ９ ２ （ ６ ） ： ５ ０ － ５ １ ． ［ ３ ］ 李博之． 大跨越档 架空线 索弧垂的研究 ［ Ｊ ］ ． 电力建设 ， ２ ０ ０ １
１ 钢 结构 管道支 架设 计 的一般原 则
钢结构管道支架 （ 以下简称管架 或支架 ） 设计 应满 足施 工及 ２ 钢 结构 管道 支架 常用结构 类型 独立式管架包括固定管架 、 刚性 管架 、 柔性管架 、 半 铰管架 、 双 正常使用状态 下各 种作 用 ， 偶 然事 故情 况 下结 构维 持必 要 的稳
（ ９ ） ： ３ ０ － ３ ２ ．
中只是把导线看作柔性 线 ， 而本 文从实 际导线 出发 ， 把集 中力 处
的线形算法。
参考文献 ：
受力特点考虑到计算线形中是本文的创新点所 在 ， 得 到一种全 新 ［ ４ ］ 孔
伟． 单个集中荷 栽作 用下架 空线 张力计算 ［ Ｊ ］ ． 东北电
关键 词 ： 管道支架 ， 有 限 元模 型 ， 优 化 设计 中图分类号 ： Ｔ Ｕ ３ １ ８ 文献标识码 ： Ａ 重 要性 系数 。 取 １ ． １ 。
Ｏ 引 言
钢结构管道支架 在我 国工业建筑项 目中应用 广泛 ， 也是管道
２ ） 所有结构构件均应进行承载力计算 ； 有抗震设 防要求 的结
摇摆管架） 。相对于固定管架 ， 其他均属于活动管架。 定 。以可靠指标度量结构构件的可靠度 ， 用含分项 系数设计 表达 向活动管架 （ １ ） 固定管架上的管道一般 采用 固定管座 ， 管架下端 与基 础固 式进行计算 ， 一般 采用 有 限元 或 Ｐ Ｋ Ｐ Ｍ计 算 软件 ， 通过 对支 架 的 且多采用四柱式的双片支架。 受力模 型及 动力特 的分析 ， 抗震 地区还应考虑 支架 的抗震 性能分 定 ， ２ ） 刚性管架上的管道在管架上 均采用滑 动或 滚动管座 ， 管架 析， 从而设计 出合理的钢结 构管道支架 。支架设计 的一般 原则 主
下端与基础 固定 ， 一般采用双柱式单 片支架 。 ３ ） 柔性管架上的主动管道采用滑动或者 铰接管座 ， 其他 管道
水 利 电力 出版社 。 ２ ０ ０ ３ ．
１ ） 管道支架设 计使 用年 限为 ５ ０年 。安 全等 级取一 级 ， 结构 方程得 到完善 。并对导线最低点水 平张力进行 实际算例 检验 ， 由
尚应按规定进行结构构件抗震 承载力验算 。 工程设计 的重要 组成部分 ， 管道介质 主要有热 力管道 、 煤气 管道 、 构， ３ ） 管道支架横梁在垂直荷载及水平推力作用 下 ， 按 照双 向受 水管、 除尘风管 、 烟气管道 、 压缩空气管道 、 硫铵溶 液输送管道 等。 弯构件计算 。固定 管道支 架横 梁的最 大挠度不 宜大 于梁跨 度 的 根 据结 构特点可分 为独立式 管架 和组合 式管架 。独 立式 管架包
钢 结 构 管 道 支 架 的 优 化 设 计
刘 大 怡
（ 武汉都市环保工程技术股份有限公司 ， 湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ０）
摘
要： 介绍 了钢结构管道支架的一般设计原则及 常用结构 类型 ， 以某钢厂 大型煤气 管道 支架设计为例 ， 用有 限元方 法计 算 了钢
构件采用不同截面时的应力及 自重 ， 通过比较分析 ， 总结 出合理、 经济 的管道支架优化设计原则 ， 以达到优化设计的 目的。
标准值 ） 作用下 的挠度容许值不大于 Ｌ ／ ４ ０ ０ 。沿管 道横 向风 索式组合管道支架。本文仅讨论独 立式钢结构 管道支架 ， 并 以某 推力（ 荷载标准值作用下 的柱顶位移不大于 Ｈ ／ ０ ４ ０ ； 固定管道支架沿管道 大型煤 气管道支架设 计为例 ， 用有限元方法计 算 了钢构 件采用不 ／ ４ ０ ０ ； 日为支架高度 。 同截面时的应力及 自重 ， 通过 比较分析 ， 总结 出合 理 、 经 济 的管 道 纵向在管道水平推力作用下 的柱顶位移为 Ｈ 支架优化设计原则。 ４ ） 地震基本烈度 为 ８度及 ８度 以上地 区的活 动管道 支架应 采用刚性活动管道支架。
力技 术 ， ２ ０ ０ ０ （ ４ ） ： ３ ７ — ３ ８ ．
［ ５ ］ 王战 利 ． 单 个 集 中荷 载 作 用 下 架 空 输 电 线路 弧 垂 计 算 的探 讨 和应 用［ Ｊ ］ ． 河南科技 ， ２ ０ １ ２ （ １ ２ ） ： ７ ７ — ７ ８ ．
［ １ ］ 邵天 晓． 架空送 电线路 的电线力学计算 ［ Ｍ］ ． 第 ２版． 北京 ：
第４ ０卷 第 ３期
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５ ４・
２ ０ １ ４ 年 １月
Ｓ ＨＡＮ ＸＩ Ａ ＲＣ ＨＩ Ｔ Ｅ Ｃ Ｔ ＵＲＥ
山 西 建 筑
Ｖｏ １ ． ４ ０ Ｎｏ ． ３
Ｊ ａ ｎ ． ２ ０ １ ４
文章 编 号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ３ ． ０ ０ ５ ４ ． ０ ２
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／ ５ ０ ０； 其他管道支架横梁 的最 大挠度不 应大 于梁跨 度 的 １ ／ ２ ５ ０ 。 括 固定 支架 、 刚性管架 、 柔性管架 、 半 铰接管架 、 双 向活动管架 （ 摇 １ 标准值 ） 作用下 的挠 度容许值不 大于 ／ ， ／ ４ ０ ０ ； 管道 水平 摆管架 ） 。组合式管架包 括桥架 式 、 桁架式 、 悬 臂式 、 悬索 式及 吊 竖 向荷 载（
此得 出本文所得公式 的可行性 。 ２ ） 给 出了在 导线任一位置作用一集 中荷载时 的线形 方程 ， 并 且计算 了相应的弧垂 。和现有 的线形做 出 了比较 ， 现有文 献 ［ １ ］
具 有单 个 集 中荷 载 的平 丘地段 架空 线计 算 （ 二） ［ ２ ］ 李 博之． ［ Ｊ ］ ． 电力建设， １ ９ ９ ２ （ ６ ） ： ５ ０ － ５ １ ． ［ ３ ］ 李博之． 大跨越档 架空线 索弧垂的研究 ［ Ｊ ］ ． 电力建设 ， ２ ０ ０ １
１ 钢 结构 管道支 架设 计 的一般原 则
钢结构管道支架 （ 以下简称管架 或支架 ） 设计 应满 足施 工及 ２ 钢 结构 管道 支架 常用结构 类型 独立式管架包括固定管架 、 刚性 管架 、 柔性管架 、 半 铰管架 、 双 正常使用状态 下各 种作 用 ， 偶 然事 故情 况 下结 构维 持必 要 的稳
（ ９ ） ： ３ ０ － ３ ２ ．
中只是把导线看作柔性 线 ， 而本 文从实 际导线 出发 ， 把集 中力 处
的线形算法。
参考文献 ：
受力特点考虑到计算线形中是本文的创新点所 在 ， 得 到一种全 新 ［ ４ ］ 孔
伟． 单个集中荷 栽作 用下架 空线 张力计算 ［ Ｊ ］ ． 东北电
关键 词 ： 管道支架 ， 有 限 元模 型 ， 优 化 设计 中图分类号 ： Ｔ Ｕ ３ １ ８ 文献标识码 ： Ａ 重 要性 系数 。 取 １ ． １ 。
Ｏ 引 言
钢结构管道支架 在我 国工业建筑项 目中应用 广泛 ， 也是管道
２ ） 所有结构构件均应进行承载力计算 ； 有抗震设 防要求 的结
摇摆管架） 。相对于固定管架 ， 其他均属于活动管架。 定 。以可靠指标度量结构构件的可靠度 ， 用含分项 系数设计 表达 向活动管架 （ １ ） 固定管架上的管道一般 采用 固定管座 ， 管架下端 与基 础固 式进行计算 ， 一般 采用 有 限元 或 Ｐ Ｋ Ｐ Ｍ计 算 软件 ， 通过 对支 架 的 且多采用四柱式的双片支架。 受力模 型及 动力特 的分析 ， 抗震 地区还应考虑 支架 的抗震 性能分 定 ， ２ ） 刚性管架上的管道在管架上 均采用滑 动或 滚动管座 ， 管架 析， 从而设计 出合理的钢结 构管道支架 。支架设计 的一般 原则 主