管架重量、強(qiáng)度計(jì)算書

上海環(huán)球金融中心新建工程

預(yù)制立管管架計(jì)算書目錄TOC\o"1-5"\h\z荷載計(jì)算2\o"CurrentDocument"1運(yùn)行階段的配管荷載（P2）2\o"CurrentDocument"1）在每層均設(shè)固定支架2\o"CurrentDocument"2）只在下部設(shè)固定支架2\o"CurrentDocument"3）設(shè)多個(gè)固定支架（未設(shè)波紋型補(bǔ)償器）2\o"CurrentDocument"4）設(shè)多個(gè)固定支架（設(shè)波紋型補(bǔ)償器）2\o"CurrentDocument"2施工階段的配管承載荷載（P1）2\o"CurrentDocument"1）各節(jié)的最上層2\o"CurrentDocument"2）其它層2\o"CurrentDocument"3進(jìn)行管架型鋼強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的承載荷載3管架的強(qiáng)度計(jì)算31設(shè)計(jì)依據(jù)31）材料的允許應(yīng)力3\o"CurrentDocument"2）強(qiáng)度校核3\o"CurrentDocument"3）管架強(qiáng)度校核的步驟3\o"CurrentDocument"2套管翼板的強(qiáng)度41）荷載4\o"CurrentDocument"2）鋼材的選擇5\o"CurrentDocument"3）套管翼板的必要截面系數(shù)（Z2）54）計(jì)算結(jié)果（參計(jì)算表）53管架框架型鋼的彎曲強(qiáng)度校核51）承載荷載5\o"CurrentDocument"2）由配管造成的彎矩（Mp31）6\o"CurrentDocument"3）由混凝土板荷載形成的彎曲力矩（Ms3）8\o"CurrentDocument"4）鋼材的設(shè)計(jì)截面系數(shù)（Z1）9\o"CurrentDocument"5）承載荷載的鋼材數(shù)量（N）9\o"CurrentDocument"6）鋼材的撓度驗(yàn)證（T）94管架支撐型鋼的強(qiáng)度101）承載荷載10\o"CurrentDocument"2）鋼材的必要截面系數(shù)（Z3）10\o"CurrentDocument"3）螺栓的必要截面積（A4）115管架支撐型鋼懸臂的強(qiáng)度111）承載荷載11\o"CurrentDocument"2）鋼材的必要截面系數(shù)（Z3）11\o"CurrentDocument"3）懸臂的焊接強(qiáng)度13計(jì)算結(jié)果13一.荷載計(jì)算1運(yùn)行階段的配管荷載（P2）配管荷載主要為配管自重及其管內(nèi)介質(zhì)重量，運(yùn)行階段只有固定支架承受荷載，在計(jì)算荷載時(shí)應(yīng)根據(jù)固定支架的設(shè)置位置以及補(bǔ)償器的設(shè)置情況而進(jìn)行計(jì)算。1）在每層均設(shè)固定支架各層的固定支架僅分擔(dān)相當(dāng)于各層層高的配管荷載。2）只在下部設(shè)固定支架在下部固定支架承載全部荷載。（管道重量+介質(zhì)重量）3）設(shè)多個(gè)固定支架（未設(shè)波紋型補(bǔ)償器）多個(gè)固定支架上均勻地承載全部荷載。4）設(shè)多個(gè)固定支架（設(shè)波紋型補(bǔ)償器）Q最下部固定支架上承載的荷載正上方補(bǔ)償器以下的管道重量+全部介質(zhì)重量+正上方補(bǔ)償器的反力（朝下）Q最上部固定支架上承載的荷載正下方補(bǔ)償器以上的配管重量+正下方補(bǔ)償器的反力（朝上）Q存在多個(gè)補(bǔ)償器時(shí)的中間固定支架正下方補(bǔ)償器到正上方補(bǔ)償器之間的管道重量+正下方補(bǔ)償器的反力（朝上）+正上方補(bǔ)償器的反力（朝下）2施工階段的配管承載荷載（P1）進(jìn)行預(yù)制組合立管施工階段的各層管架所承載的荷載按照如下方法進(jìn)行計(jì)算。1）各節(jié)的最上層承載本節(jié)立管的全部荷載（立管重量）。2）其它層承載相當(dāng)于各層高度的配管重量（立管重量）。3進(jìn)行管架型鋼強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的承載荷載管架強(qiáng)度驗(yàn)算應(yīng)考慮的荷載=P1、P2中絕對(duì)值較大的荷載+管架所分擔(dān)的混凝土樓板荷載二?管架的強(qiáng)度計(jì)算采用許用應(yīng)力對(duì)預(yù)制組合立管的管架進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，具體方法如下所示。1設(shè)計(jì)依據(jù)1）材料的允許應(yīng)力（單位：kg/cm2）材料長(zhǎng)期短期抗縮抗拉抗剪抗彎鋼材160016009001600長(zhǎng)期*1.5鋼制螺栓1200900工廠焊接對(duì)接144014408301440上述除外830830830830現(xiàn)場(chǎng)焊接對(duì)接1000■5801000上述除外5805805805802）強(qiáng)度校核材料最大工作應(yīng)力必須滿足下列條件：°疽9]。材料最大工作應(yīng)力max[°]材料的許用應(yīng)力3）管架強(qiáng)度校核的步驟

Q套管翼板的強(qiáng)度校核（彎曲強(qiáng)度）。同時(shí)利用此計(jì)算結(jié)果（截面系數(shù)）也可以選定固定支架各配管上焊接的牛腿尺寸。Q管架框架型鋼的彎曲強(qiáng)度（包括撓度）Q管架支撐型鋼的強(qiáng)度（彎曲強(qiáng)度、螺栓的剪切強(qiáng)度）Q管架支撐型鋼懸臂的強(qiáng)度（彎曲強(qiáng)度、焊接強(qiáng)度）2套管翼板的強(qiáng)度在進(jìn)行套管翼板的選擇時(shí)，依據(jù)管架設(shè)計(jì)圖中的最大管徑選擇套管翼板鋼材尺寸。1）荷載套管翼板主要承受下列荷載；p21:選擇運(yùn)行階段和施工階段的管重大的一方p22:在套管加固材料上承載的套管重量P22=（套管的單位重量）*高度（250mm）

2）鋼材的選擇計(jì)算簡(jiǎn)圖M彎矩圖圖1套管翼板受力示意圖2）鋼材的選擇計(jì)算簡(jiǎn)圖M彎矩圖如上圖，配管和套管的荷載均考慮集中在中心點(diǎn)。最大彎矩發(fā)生在集中力的作用截面。則套管翼板上所承載的最大彎矩為：M=P*L21/4l2「管架的短邊長(zhǎng)度即M=（p2i+P22）*L21/4截面應(yīng)力：O=M/Z3）套管翼板的必要截面系數(shù)（Z2）由上述彎矩以及材料的許用應(yīng)力可求得套管翼板的必要截面系數(shù)?！居?jì)算公式】Z2=M/O=M/16004）計(jì)算結(jié)果（參計(jì)算表）3管架框架型鋼的彎曲強(qiáng)度校核1）承載荷載管架上承載如下的荷載。p32=運(yùn)行階段的配管承載荷載p31=施工階段的配管承載荷載Pp=P32或者P31中比較大的一方Ps=混凝土板荷載=A*H*O

人：混凝土板承載面積；日：混凝土板厚度；b：混凝土板的單位重量2400kg/m32）由配管造成的彎矩（Mp31）將管架梁簡(jiǎn)化為沿長(zhǎng)邊方向的簡(jiǎn)支梁，對(duì)各配管在相應(yīng)的配管固定點(diǎn)處產(chǎn)生的彎矩進(jìn)行迭加，選擇彎矩的最大值。Q當(dāng)0WxWL時(shí)31計(jì)算簡(jiǎn)圖彎矩圖計(jì)算簡(jiǎn)圖彎矩圖圖2當(dāng)0WxWL3i時(shí)在L31的受力示意圖Mp=PpnXL32Xx/Ln：配管排列順序x：該管以外的配管間隔L：樓面板長(zhǎng)邊方向的長(zhǎng)度L3i:該管的間隔L32：L—L31L：管架梁長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度Q當(dāng)L3iWxWL時(shí)計(jì)算簡(jiǎn)圖彎矩圖圖3當(dāng)、WxWL時(shí)在L31的受力示意圖Mp=PpnXL31X(L-x)/LQ當(dāng)x=L時(shí)Q當(dāng)x=L時(shí)31計(jì)算簡(jiǎn)圖彎矩圖圖4當(dāng)x=L3i時(shí)在L31的受力示意圖M=PXLXL/L

pxpn3132Q選擇彎矩的最大值Mp3i=Max(EMpiEM/P1、P2、P3???P9:各配管的荷載（Pp）；L：管架長(zhǎng)邊方向的長(zhǎng)度計(jì)算表如下■■配管荷載■各■■■■■■X1X2X3X4P1(L-X1

)X1/LP2(L-X2)X1/LP3(L-X3

)X1/LP4(L-X4P5(L-X5)X1/LP6(L-X6)X1/LP7(L-X7)X1/LI—)X1/LI9(L-X9)X1/LI1(L-X2)X1/LI2(L-X2)X2/LI3(L-X3)X2/LI4(L-X4I5(L-X5)X2/LI6(L-X6)X2/LI7(L-X7)X2/Lnmn)X2/LI9(L-X9

)X2/L)X1/LI2(L-X3)X2/LI3(L-X3)X3/LI4(L-X4I5(L-X5—1)X1/LI2(L-X4)X2/LM—)X3/LI4(L-X4I1(L-X6)X1/L)X1/L)X1/LI2(L-X5I2(L-X6I2(L-X7X8■■■)X1/LI2(L-X8)X3/LI4(L-X5)X2/Lnum)X2/LHH)X2/LI3H-X8)X3/L)X3/L)X3/L)X3/L)X3/LI7(L-X7)X3/L)X3/LI9(L-X9)X3/LI5(L-X5)X4/LI6(L-X6)X4/LI7(L-X7)X4/Lnnm)X4/LI9(L-X9

)X4/LI5(L-X5)X5/LI6(L-X6)X5/LI7(L-X7)X5/LMH)X5/LI9(L-X9)X5/LI4(L-X6I5(L-X6)X5/LI6(L-X6)X6/LX1X2X3X4P1(L-X1

)X1/LP2(L-X2)X1/LP3(L-X3

)X1/LP4(L-X4P5(L-X5)X1/LP6(L-X6)X1/LP7(L-X7)X1/LI—)X1/LI9(L-X9)X1/LI1(L-X2)X1/LI2(L-X2)X2/LI3(L-X3)X2/LI4(L-X4I5(L-X5)X2/LI6(L-X6)X2/LI7(L-X7)X2/Lnmn)X2/LI9(L-X9

)X2/L)X1/LI2(L-X3)X2/LI3(L-X3)X3/LI4(L-X4I5(L-X5—1)X1/LI2(L-X4)X2/LM—)X3/LI4(L-X4I1(L-X6)X1/L)X1/L)X1/LI2(L-X5I2(L-X6I2(L-X7X8■■■)X1/LI2(L-X8)X3/LI4(L-X5)X2/Lnum)X2/LHH)X2/LI3H-X8)X3/L)X3/L)X3/L)X3/L)X3/LI7(L-X7)X3/L)X3/LI9(L-X9)X3/LI5(L-X5)X4/LI6(L-X6)X4/LI7(L-X7)X4/Lnnm)X4/LI9(L-X9

)X4/LI5(L-X5)X5/LI6(L-X6)X5/LI7(L-X7)X5/LMH)X5/LI9(L-X9)X5/LI4(L-X6I5(L-X6)X5/LI6(L-X6)X6/LI7(L-X7)X6/LnumI9(L-X9)X6/LEMp1EMp2EMp3HMHEMp5EMp6I4(L-X7I5(L-X7)X5/LHHXI)X6/LI7(L-X7)X7/L)X7/LI9(L-X9)X7/L■MHI4(L-X8I5(L-X8)X5/LI——)X6/LI7(L-X8)X7/L■■■Ix8HI9(L-X9)X8/L■MH)X9/LI2(L-X9)X2/Lmu)X3/LL-X9I5(L-X9)X5/L■XII7(L-X9)X7/LMHI9(L-X9)X9/L【計(jì)算公式】Mp31=Max（■Mp1■Mp9）3）由混凝土板荷載形成的彎曲力矩（Ms3）同樣將管架梁簡(jiǎn)化為沿長(zhǎng)邊方向的簡(jiǎn)支梁，將樓板荷載簡(jiǎn)化為均布荷載計(jì)算管架梁所受的最大彎矩。

計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算簡(jiǎn)圖彎矩圖Ms^圖6混凝土受力計(jì)算圖【計(jì)算公式】Ms3=q*L2/8=Ps3*L/84）鋼材的設(shè)計(jì)截面系數(shù)（Z1）通過上述的彎曲力矩和許用應(yīng)力可求得管架梁的設(shè)計(jì)截面系數(shù)?！居?jì)算公式】Z1=（Mp31+Ms3）/（N*。0）N：承載荷載的鋼材數(shù)量（通常N=2）；o0：允許應(yīng)力。5）承載荷載的鋼材數(shù)量（N）管架梁數(shù)量N的按照下列規(guī)定取值。（1）單列配管因?yàn)橥饪蜾摬木鹊爻休d荷載，因此N=2。（2）雙列配管因?yàn)榱虚g的管架加固材料承載1/2的配管荷載，因此N=2。（3）短邊方向的考慮對(duì)于受到長(zhǎng)邊材料（a）的反力的短邊材料（b）,當(dāng)2b>a時(shí)，需要進(jìn)行強(qiáng)度的考慮。在本工程未出現(xiàn)此類情況。6）鋼材的撓度驗(yàn)證（T）對(duì)于樓面板框架鋼材，在進(jìn)行強(qiáng)度判定的同時(shí)也要進(jìn)行撓度的驗(yàn)證。管道荷載分布見圖5。計(jì)算各配管荷載在L/2處的撓度，計(jì)算公式如下：

Tpn=Ppn*Xpn*(3*L-4*Xpn2)/[N*48*E*1]S撓度1Tpn：各配管荷載在L/2處產(chǎn)生白Xpn:各配管到支座的間隔為L(zhǎng)pn，當(dāng)LpnVL/2時(shí)Xpn=Lpn,Lpn>L/2時(shí)Xpn=（L-Lpn）n：配管排列順序（見示意圖）L：管架長(zhǎng)邊方向的長(zhǎng)度E：鋼材的彈性模量（2.1*106JgHm2）性矩鋼材數(shù)量同樣考慮作為管架框架鋼材長(zhǎng)邊方向的單純支撐梁，計(jì)算混凝土板的等分布荷載而形成的撓度。Ts=[5*Ps*L3]/[N*384*E*I]混凝土板荷載產(chǎn)生的撓度判定標(biāo)準(zhǔn)如下所示：【判定】L/[ETpn+Ts]^300ZTpn：因配管荷載產(chǎn)生的撓度合計(jì)4管架支撐型鋼的強(qiáng)度1）承載荷載在可動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)上承載如下荷載。p31=運(yùn)行階段的配管承載荷載？32=施工階段的配管承載荷載Pp=P31或者p32中比較大的一方Ps3=混凝土板荷載=A*H*aA：混凝土板承載面積；H：混凝土板厚度；a:混凝土板的單位重量2）鋼材的必要截面系數(shù)（Z3）由上述彎矩以及材料的許用應(yīng)力可求得活動(dòng)鋼梁的設(shè)計(jì)截面系數(shù)。將管架梁簡(jiǎn)化為沿長(zhǎng)邊方向的簡(jiǎn)支梁，按照均布荷載產(chǎn)生的彎矩校驗(yàn)活動(dòng)鋼梁的強(qiáng)度?！居?jì)算公式】Z3=[Mp41+Ms3]/[N*。0]Mp41=EPp*L3/8Ms3=Ps3*L3/8Mp41:由配管產(chǎn)生的彎曲力矩；Ms3：由混凝土板產(chǎn)生的彎曲力矩；a0：允許應(yīng)力度；N：承載荷載的鋼材數(shù)量（通常為N=2）;ZPp：配管承載荷載的合計(jì)值L3：可動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度在進(jìn)行強(qiáng)度判定的同時(shí)也要進(jìn)行撓度的驗(yàn)證。驗(yàn)證方式同管架型鋼的撓度校正。3）螺栓的必要截面積（A4）對(duì)螺栓的受力計(jì)算，在工程上只考慮剪切變形。支撐型鋼的安裝螺栓與鋼材承載相同的荷載，通過剪斷允許應(yīng)力求得必要的截面積?！居?jì)算公式】A4=[EPp+Ps3]/[Nb*a0]ZPp：配管承載荷載的合計(jì)值；a0：允許應(yīng)力度；Nb：承載荷載的螺栓根數(shù)