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

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＜0.5 0.5

0.5≤a≤0.7 0.67

0.7＜a 1.0

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

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