管道支吊架设计及计算

浅谈管道门字型支吊架得设计及计算

【文摘】用来支撑管道得结构叫管道支吊架,管道在敷设时都必须对管子进行固定或支承,固定或支承管子得构件就是支吊架。在机电工程里,管道

支架就是分布广、数量大、种类繁多得安装工事,同时管道支吊架得设

计与安装对管道及其附件施工质量得好坏取决定性作用、如何采用安全

适用、经济合理、整齐美观得管道支吊架就是机电安装工程得一个重点。【关键词】管道布置管道跨距管架分析管架内力计算

一、管道得布置

对管道进行合理得深化与布置就是管道支吊架设计得前提条件。欲设计安全使用、经济合理、整洁美观得管道支吊架,首先需对管道进行合理得布置,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得要求;

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

等方面得要求,并力求整齐美观;

3.在确定进出装置(单元)得管道得方位与敷设方式时,应做到内外协调;

4.管道宜集中成排布置,成排管道之间得净距(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、高差等有特殊要求得管道以及大直径管道得布

置,应符合设备布置设计得要求,并力求短而直,切勿交叉;

6.地上得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

架或管墩所受得垂直荷载、水平荷载均衡;

7.管道布置应使管道系统具有必要得柔性,在保证管道柔性及管道对设备、

机泵管口作用力与力矩不超出过允许值得惰况下,应使管道最短,组成件

最少;

8.应在管道规划得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得最小净距不应小于100mm,同时应

尽量考虑利用管道得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、管架跨距

管架得跨距得大小直接决定着管架得数量。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与正常运行得前提下,尽可能增大管道得跨距,降低工程费用、但就是管架跨距又受管道材质、截面刚度、管道其它作用何载与允许挠度等得影响,不可能无限得扩大。所以设计管道得支吊架应先确定管架得最大跨距,管架得最大允许跨距计算应按强度与刚度两个条件分别计算,取其小值作为推荐得最大允许跨距、

1.按强度条件计算得管架最大跨距得计算公式:

——管架最大允许跨距(m)

L

max

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0、7

［δ]t钢管许用应力——钢管许用应力(N/mm2)

2.按刚度条件计算得管架最大跨距得计算公式:

——管架最大允许跨距(m)

L

mａｘ

q——管道长度计算荷载(Ｎ/ｍ),ｑ=管材重+保温重+附加重

E

——刚性弹性模量(N／mｍ2)

t

I——管道截面惯性矩(cm4)

i

—-管道放水坡度,取0。00２

3.例:采用48K得离心玻璃棉保温,保温厚度为50ｍｍ得冷冻水管,其管道

规格为φ325×8无缝钢管,其最大允许管道间距为多少?

管道长度荷载

q＝78５0×3、1４×0.00８×(0、325—0、008) ＋10０0×３。14×(0.325—０。００8×2)2／4+４8×3.14×0、05×(0.325+0.05)=140.2９ｋｇ/ｍ＝1４02。９０ N／m

查相关资料得:

管道截面抗弯系数W=616 ｃｍ3

钢管许用应力［δ］t=１12

管道截面惯性矩Ｉ=100１6 ｃm4

=2。１×１０５ N/mm2

刚性弹性模量E

ｔ

根据以上公式分别计算得强度条件下得L

=１３.14m

max1

=27。40m

根据以上公式分别计算得刚度条件下得Ｌ

maｘ2

取最小值,故该管道得最大允许管道间距为13。14ｍ

4.根据相关规范规定得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

三、管架分析

1.管道支吊架介绍

用来支撑管道得结构叫管道支吊架,管道在敷设时都必须对管道进行固定或支撑,固定或支撑管子得构件就是支吊架。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)与支撑节点组成、

管架梁

管座

支撑点

管架吊杆

管道

管道支吊架示意图

管道

管架柱支撑点管座

管架梁

2. 管架荷载分析 （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与可变垂直荷载,其中基本垂直荷载指管道支吊架所承受得管道重力、介质重力、保温层等附件得重力等永久性荷载。可变垂直荷载指管道所承受得活荷载、沉积物重力与发生地震时所应该承受得特殊变化得荷载、因可变垂直荷载就是无法精确计算得,为此我们将管道支吊架得基本垂直荷载乘以一个经验系数(一般为１。2～1、4)作为管架垂直方向得计算荷载。

C

B A

管道支吊架基本垂直荷载计算,可先将复杂得管道支架体系近似得瞧作简支梁,根据受力分析,管架B 所承受得基本垂直荷载为G B ‘＝(G L １+ G L1)/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得最不利受力状况即可,根据管道支吊架得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 得管道、介质、保温层得重力G Ｂ即可。

其重力方向得计算荷载为Ｇ=αＧB (α=１、2～1.４) （2） 水平荷载

管道水平方向得荷载就是作用在管架上得水平推力,根据支架类型可分为活动管架上得水平推力与固定管架上得水平推力。

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=μＧ (μ为摩擦系数,Ｇ为管道垂直荷载)

b.固定支架得水平推力主要来自补偿器得弹性变形力。

采用补偿器补偿得管道,其作用在固定管架上得水平推力为补偿器被压缩或拉伸所产生得反弹力。

水平推力＝补偿器反弹力T=ηΔL (η为补偿器得弹性模量,ΔL 为补偿器发生得变形长度)