管道的荷載計(jì)算方法

1、管道荷載計(jì)算方法(1 )此設(shè)計(jì)規(guī)定應(yīng)按照以下說明：管道設(shè)計(jì)工作應(yīng)按照規(guī)定執(zhí)行。(2 )此規(guī)定指出工程設(shè)計(jì)專業(yè)必須為管道設(shè)計(jì)的需要來執(zhí)行。 在規(guī)定基礎(chǔ)上管道設(shè)計(jì)者可以作適當(dāng)?shù)男薷摹?. 荷載和外力的設(shè)計(jì)2.1 通則當(dāng)設(shè)計(jì)下列結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮荷載。各種荷載的聯(lián)合作用在計(jì)算中的應(yīng)用見2.14條。2.2 結(jié)構(gòu)本體應(yīng)計(jì)算結(jié)構(gòu)本體和防火材料的重量。2.3 動(dòng)設(shè)備對(duì)于泵、壓縮機(jī)、馬達(dá)等設(shè)備重量，要盡可能快地從制造商處獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，其中應(yīng)包括控 制、輔助設(shè)備、配管等重量。在對(duì)設(shè)備直接設(shè)在支架上的情況進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)盡可能快地提 交相關(guān)動(dòng)力影響因素。2.4 起重機(jī)荷載起重機(jī)的荷重應(yīng)根據(jù)制造商的數(shù)據(jù)來確定。2.5 容

2、器、塔等除容器和塔外，還包括過濾器、沉降槽、換熱器、冷凝器及其配管。根據(jù)該類設(shè)備各種荷載的綜合情況，在計(jì)算中應(yīng)包括以下重量/荷載。(1) 空重這是容器、塔等的靜止重量，包括襯里材料、保溫、防火、閥門等，應(yīng)根據(jù)制造商提供 的數(shù)據(jù)推導(dǎo)出來。(2) 操作重操作重是容器、塔等的空重，幾在該單元操作過程中最大容量的重量之和。(3) 水壓實(shí)驗(yàn)荷載臺(tái)容器在現(xiàn)場需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)，設(shè)計(jì)支架結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)考慮該設(shè)備完全充滿水的重量。 當(dāng)一個(gè)支撐支一臺(tái)以上的容器時(shí)，該支撐應(yīng)根據(jù)以下基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)：在同一時(shí)刻，-進(jìn)行水壓實(shí)驗(yàn)，而其他容器為空設(shè)備或仍處于操作狀態(tài)中。2.6 活動(dòng)荷載(1) 活動(dòng)荷載應(yīng)根據(jù)以下平臺(tái)或通道的

3、用途分為幾個(gè)等級(jí)(a) A 級(jí)主要用作人行通道，除了人可搬動(dòng)的物品外，沒有其他東西。例如臺(tái)階、樓梯平臺(tái)、管 架上人行道、儀表監(jiān)測平臺(tái)及閥門操作平臺(tái)。(b) B 級(jí)用于較輕的閥門、換熱器、法蘭、類似部件的檢修工作，放置拆卸這些部件的工具，若 在梁或桁架上放置重物須加小心。(c) C 級(jí)承受特殊荷載。要根據(jù)特殊需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。(2) 活動(dòng)荷載見表1表1生活荷載等級(jí)活動(dòng)荷載-等級(jí)A200Kg/m 2等級(jí)B400 Kg/m 2等級(jí)C根據(jù)實(shí)際情況確定2.7 風(fēng)荷載風(fēng)荷載應(yīng)根據(jù)UBC確定，假設(shè)以下幾點(diǎn)：風(fēng)駐點(diǎn)壓力q=140kg/m2 (在 10 米高度)方向“ c”重要系數(shù)1=1風(fēng)力可從各個(gè)方向作用于構(gòu)筑物

4、，應(yīng)考慮其最不利的情況(最大逆風(fēng)向)。對(duì)于寬度在4米或以下的架空管架，應(yīng)計(jì)算作用在最大的三根管子上的風(fēng)荷載。對(duì)于寬度大于4米的架空管架，應(yīng)計(jì)算作用在最大的四根管子上的風(fēng)荷載。2.8管束拉力當(dāng)換熱氣殼體的污垢系數(shù)等于或大于0.0008m2.hr.C/kcal時(shí)，換熱氣制作應(yīng)按 100%推力計(jì)算。當(dāng)污垢系數(shù)小于0.0008m2.hr.C/kcal時(shí)，支座按推理的50%計(jì)算，即管束重量。當(dāng)支架支撐兩臺(tái)以上換熱器時(shí)，該支架僅需按以下基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)；一臺(tái)換熱器的管束處于 將關(guān)鍵撥出的臨界狀態(tài)，而其他換熱器是空的或處于操作狀態(tài).2.9沖擊荷載沖擊荷載應(yīng)根據(jù)鋼結(jié)構(gòu) AISC標(biāo)準(zhǔn)確定.2.10熱應(yīng)力(1) 當(dāng)熱

5、膨脹導(dǎo)致設(shè)備與支座之間的磨擦?xí)r，摩擦力為支座上的操作荷載與下列使用的摩擦系數(shù)的乘積。表面摩擦系數(shù)鋼與鋼0.3鋼與混凝土0.4(2) 在設(shè)計(jì)管道指甲的梁時(shí)，應(yīng)考慮剛直管架上的管道膨脹或收縮產(chǎn)生的水平摩擦力。摩擦力按下式確定：F=0.3KW(0.4)式中，F(xiàn):水平摩擦力W:管重包括介質(zhì)和保溫材料K :簡化系數(shù)K=1.0 ;當(dāng)一根梁支撐三根或三根以上管子時(shí),K0.50.67當(dāng)一根梁支撐兩根或兩根以下管子時(shí), 系數(shù)K根據(jù)下表確定：熱管重量/總管重av 0.50.5W a< 0.70.7v a1.02.11安裝及檢修時(shí)荷載對(duì)于構(gòu)筑物的每一部分，都應(yīng)考慮安裝和檢修時(shí)的各種可能荷載情況，并應(yīng)注意最苛刻

6、條件下的情況。2.12雪荷載無2.13地震荷載2.14聯(lián)合荷載構(gòu)筑物及構(gòu)筑物的每一部分，還有它們的指點(diǎn)和固定點(diǎn)，應(yīng)為聯(lián)合荷載的設(shè)計(jì)。聯(lián)合荷 載見表2，表中使用以下組成構(gòu)筑物本體重。a-構(gòu)筑物本體重b-設(shè)備重c-起重機(jī)荷載d-容器塔罐等空重e-容器塔罐等操作重f-容器塔罐等水壓實(shí)驗(yàn)荷載g-動(dòng)荷載h-風(fēng)荷載i-管束推力j-沖擊荷載k-熱應(yīng)力I-安裝幾檢修時(shí)荷載m-雪荷載注釋2:只計(jì)荷載的注釋3:只計(jì)荷載的注釋4:只計(jì)荷載的n-地震荷載表2聯(lián)合荷載A到E聯(lián)合何載操作試驗(yàn)安裝或檢修地震無風(fēng)有風(fēng)ABCDEaXXXXXbXXXXXcXXXXX（注釋1 ）dXeXXXfXgXXXXX（注釋2）hXX（注釋3

7、）X（注釋3）X（注釋4）iXjXXXkXXXlXmXXXXXnX注釋1:只計(jì)起重機(jī)本體重量50%50%25%，只針對(duì)火炬煙囪幾其支架的設(shè)計(jì)1. 范圍2. 荷載類型和組合2.1荷載類型22條件2.3荷載組合3. 荷載計(jì)算方法3.1管子荷載3.2由熱脹或熱縮引起的反作用力3.3摩擦力1. 范圍本標(biāo)準(zhǔn)中包括的荷載數(shù)據(jù)的計(jì)算方法用于民用建筑、設(shè)備、工業(yè)爐平臺(tái)的設(shè)計(jì)。2. 荷載類型及組合2.1荷載類型荷載數(shù)據(jù)應(yīng)包含以下荷載：（1 ）管道荷載（自重及工作荷載） 管道重量，保溫材料，介質(zhì)等（2）熱脹或熱縮引起的反作用力反作用力是由管子的熱脹或熱縮以及約束的位移引起的。（3）摩擦力摩擦力是由管架上的管子的位

8、移引起的。（4 ）地震荷載（a）由地震加速引起的荷載（b）由管道約束點(diǎn)的與地震相關(guān)的位移引起的反作用力（反作用力的計(jì)算方法與熱應(yīng)力的計(jì)算方法類似）（5）風(fēng)荷載（6）雪荷載（7）沖擊力由安全閥氣流或水錘的沖擊引起的荷載。（8）膨脹節(jié)的沖擊及反彈作用。2.2條件荷載的計(jì)算應(yīng)經(jīng)過下述條件的研究。當(dāng)荷載已達(dá)到正常操作時(shí)的最大值，或在其他操作情況下荷載的變化可以忽略不計(jì)，計(jì)算可僅以正常操作情況為基準(zhǔn)。（1）充水重，由于內(nèi)壓產(chǎn)生的膨脹節(jié)的沖擊力。（2 ）正常操作條件。正常操作條件不同于以下第（3）條中所述情形。（3）特殊操作情況（A） 開車情況（從開車到正常操作的過度情況）。管子從管架上松開，有設(shè)備或管道

9、等 內(nèi)部溫度的臨時(shí)變化引起的熱應(yīng)力。（B） 停車情況（從正常操作到停車的過度情況）。應(yīng)考慮到與緊急停車相關(guān)的問題（壓 降等），開車時(shí)的情況也應(yīng)考慮。（C）除焦，再生操作，蒸汽轉(zhuǎn)化等。2.3荷載組合下表是在各自條件下同時(shí)起作用的荷載組合。 如表1所示條件符號(hào)V荷載水壓/氣壓試驗(yàn)正常操作特殊操作TNU管子重PW qO*OO3.1.3 （ 1 ） （ b ）（v）熱脹或熱縮的反 作用力TOO3.2.2摩擦力FO地震荷載Ep EwO*風(fēng)荷載Wp WwO*雪荷載Sp SwSqOO沖擊力HO*O膨脹節(jié)中的沖擊 力或反彈力JOOO注（1）以下是上表中符號(hào)意義P:集中荷載W:均勻荷載Q：單位荷載（單位面積重量

10、）（3）假設(shè)地震荷載，風(fēng)荷載及沖擊荷載沒有同產(chǎn)生影響（4）在水壓實(shí)試驗(yàn)中無需標(biāo)注管架，梁，結(jié)構(gòu)等的垂直荷載在其他情況下，當(dāng)官銜數(shù)量叫少室，應(yīng)單獨(dú)表出每跟官銜的垂直荷載。3. 荷載計(jì)算方法3.1管道荷載3.1.1單位長度管重重量是以下各點(diǎn)的總和（1）管道（2）標(biāo)準(zhǔn)管子的單位荷載按照J(rèn)GS220-311-3-01E中“管子重量和性質(zhì)表（ANSI ） ”。標(biāo)準(zhǔn)保溫材料的單位荷載按照J(rèn)GS-220-311-3-03E。（3）介質(zhì)氣體，蒸汽或空氣不包括在單位荷載中。典型遺體的比重見表A（ 1）。（4）管子永久荷載的其他輔助組成。伴熱，襯里材料等。注；閥門，法蘭等應(yīng)作為集中荷載。結(jié)構(gòu)及荷載的標(biāo)注結(jié)構(gòu)上受的

11、荷載的標(biāo)注方法應(yīng)為表2中瑣事的集中荷載，均勻荷載，單位荷載中的一種。表2結(jié)構(gòu)及荷載的標(biāo)準(zhǔn)7'荷載標(biāo)注結(jié)構(gòu)集中荷載均勻何載單位何載管架主梁3.1.3（ 1）（ a）O管架中間梁3.1.3（ 1）（ a）O縱梁3.1.3（ 1）（ a）O桁梁3.1.3（ 1）（ a）O支架oO*平臺(tái)OO*地溝oO*注：在條件中，若支撐大量小尺寸管線荷載，可作為均勻荷載標(biāo)注。荷載計(jì)算方法（1） 集中荷載（a）表3中荷載收據(jù)信息表明集中荷載的范圍。表3集中荷載范圍適用范圍適當(dāng)集中荷載管架桁梁1. 下列管子的垂直荷載(1) 介質(zhì)為液體，公稱直徑為 18"或以上 的管線。(2) 介質(zhì)為氣體，公稱直徑為

12、30 "或以上 的管子。(3) 輔助設(shè)備(閥等)的重量為 1.0t或以 上。2. 作用在固定點(diǎn)及導(dǎo)向點(diǎn)的熱應(yīng)力(包括 膨脹節(jié)的推力和彈力)。3. 作用于固定點(diǎn)及導(dǎo)向點(diǎn)的地震荷載。4. 沖擊立引起的荷載(水錘，安全閥推力 等)。支撐管子垂直荷載(包括輔助設(shè)備)平臺(tái)地溝(b) 集中荷載計(jì)算方法按以下方法計(jì)算集中荷載(I) 水平關(guān)的集中荷載按以下方法計(jì)算: 例1水平管線集中荷載計(jì)算方法：i ,=n?ABC“ B ”點(diǎn)集中荷載=l 1.W/2+ l 2.W/2(1)式中w:單位長度管重(ii)垂直官銜的集中荷載垂直官銜上指點(diǎn)的集中荷載等儀垂直部分全部荷載于水平部分1/2荷載之和.作用于”E”

13、點(diǎn)的集中荷載E= I 3.W/2+ I 4.w+ I 5.W/2(2)若沒有規(guī)定”E”點(diǎn),垂直部的荷載應(yīng)分布在指點(diǎn)”F”和”D”,見下段(iii)(iii)有閥門等集中荷載引起的作用于指點(diǎn)的荷載，應(yīng)以按比例分配的方法進(jìn)行計(jì)算圖3閥門等集中荷載按比例分配方法一31W一一1 qx -.h. 上 尸P1?2閥門在'”點(diǎn)的集中荷載”B”1 1.P1/I1+I4P2/L2(3)(iv )可以應(yīng)用計(jì)算機(jī)計(jì)算集中荷載(v)由于管子上抬導(dǎo)致集中荷載不平衡，應(yīng)再檢查熱應(yīng)力計(jì)算結(jié)果。(2) 軍部荷載的計(jì)算(a)指甲上均勻荷載的計(jì)算計(jì)算見例4圖4支架上均部荷載的計(jì)算方法L < 1.2S均部荷載“ w

14、”=W/S(4)(W應(yīng)不小于100kg/m)L > 1.2S均部荷載“ w ”=W x 1.2/L(5)(W應(yīng)不小于100kg/m)式中，W:陰影部分管子總荷載S:官銜總寬L :指甲寬度(b) 計(jì)算方法見例5圖5脊梁方向的梁上均部荷載的計(jì)算方法11IF1Fr><r*V trid3PLniIj:!liI« 'I弓L I1<:1/2L,11 ir1I 隊(duì)*1L- 1一t1A3.0m或后面指甲跨度的1/2，無論哪一個(gè)，選其中大的尺寸。L < 1.2S均部荷載“ w ” =W/L（ 6）（W 應(yīng)不小于 200kg/m ）L > 1.2S均部荷載“

15、w ” =W X 1.2/L（7）（W 應(yīng)不小于 200kg/m ）式中W:陰影部分管子總荷載S:管束總寬度L:梁木方向跨度（3）單位荷載的計(jì)算單位荷載應(yīng)為單位面積的平均荷載，并應(yīng)表出表4所示的荷載登記符號(hào)。例如，計(jì)算出單位荷載為0.115t/m2表4荷載等級(jí)（單位：t/m2）荷載等 級(jí)abcdefghi單位荷 載0.0500.0750.1000.1250.1500.1750.2000.2250.250計(jì)算單0.0590.06：0.0850.1100.1350.1600.1850.2100.235位何載0.0840.1090.1340.1590.1840.2090.2340.259（a）主梁上

16、單位荷載計(jì)算方法計(jì)算方法見例6圖6單位荷載計(jì)算方法- - . 一 r.11. r J FJ-I.Fib»(L ITIJ! 1 <T11' TiT*1 ":S nif*-1=r1.J 1r1*1'一L < 1.2S單位荷載“ q” =W/L( 8)L > 1.2S單位荷載“ q” =W X 1.2/L(7)式中W:陰影部分管子總荷載S:管束總寬度L:管架寬(b)中間梁所支官銜的最大尺寸見表5主梁間距中間梁所支撐管線的最大尺寸10.0 > l > 888.0 > l > 646.0 > l3(假定中間梁位于主梁的中間)中間梁單位荷載的計(jì)算方法見例7圖7中間梁