管道支架的設(shè)計分析

管道支架的設(shè)計首先我們應(yīng)明確哪類管架應(yīng)當土建專業(yè)設(shè)計,哪類管架應(yīng)當配管專業(yè)設(shè)計。支承管道的管架通常分為三局部：管廊。二、管道與土建構(gòu)造之間相接的各種支、托、吊局部。三、生根在建筑構(gòu)造上的各種支架，高度通常在２ｍ以下。局部由配管專業(yè)完成。⒈管道支架的分類及定義按支架的作用分為三大類：承重架，限制性支架和減振架。為：剛性支吊架、可變支吊架或彈簧吊架、恒力吊架。ａ、剛性支吊架：用于無垂直位移的場合。ｃ、恒力吊架：用于垂直位移較大的地方。為導(dǎo)向架、限位架和固定架?！踩缥锪蠜_擊、機械振動、風(fēng)力及地震等外部荷載〕的作用所產(chǎn)生的管道振動的支架。減振架有彈簧和油壓式兩種類型。⒉水平管道的最大支架間距度條件計算打算，取其較小值。ａ、單跨梁〔有圖〕ｂ、多跨連續(xù)梁〔有圖〕ｃ、Ｌ形彎管〔有圖〕ｄ、Ｕ形彎管〔有圖〕ｅ〔有圖〕①支架間距按強度條件計算：Z[Z[]WLm；Zcm3Z

D4d4；32DW—管道單位長度的重力，單位：10N/m；[]—熱態(tài)下管材受重力荷載局部的許用應(yīng)力，MPa ，通常取[h]；2[ ]—管材在熱態(tài)下的許用拉應(yīng)力。h②按剛度條件計算：1 EI101 EI104 WL和W意義同上，EMPa； Icm4Imm。

D4d4 ；64撓度在１０～２０mm之間，推舉承受＝１５mm。對于裝置外的管道，由于常設(shè)計成有坡度的管道〔２‰～５‰，其撓度承受較大值，可達３８mmmm＝１５mmLL較高，且管道荷載較大時，小管道往往是要按強度條件打算支架間距的。地。對于Ｌ形彎管，Ｕ形彎管及三軸向彎管，其允許跨度往往按下式評定：L0.6~0.7Lmax

max

—各直管段相加后總長。應(yīng)指出管道荷載分布是很重要的問題，特別是在土建設(shè)計的大跨度的桁架題。⒊垂直管道的支架間距此類垂直管道設(shè)備的支架間距大致可按不保溫充水的水平管道支架間距進展調(diào)DN100,7.5m;DN200,10m;DN300,12m;DN400,13m等。選用一個承重架，其余為導(dǎo)向架。如圖⒋裝有波形膨脹節(jié)管道的支架間距支架應(yīng)按左圖設(shè)置。Lmax

0.01571 EIpafexEkgf/cm2；Icm4；L—管道支架間距，m；pkgf/cm2；acm2fkgf/cm/波；ecm/波。x⒌確定管道支架位置的要點打算管道支架的位置主要考慮以下幾點：①承重架距離不應(yīng)大于支架的最大間距。不發(fā)生共振，通常管道的固有頻率要求在８次／秒以上。管道的固有頻率可按下式求?。?212gncm；g980cm/sec2；所以，fn

4.982。Ａ、特定連續(xù)架〔有圖〕

19

，式中WdaNLcm；1920 EIＢ、單跨簡支架〔有圖〕

5 WL4；384 EI1 WL4Ｃ、一端固定一端簡支〔有圖〕185 EI ；Ｄ、兩端固定 Ｅ、端點固定的懸臂梁

1 WL4384 EI ；8 EI 。②盡量利用已有的土建構(gòu)造的構(gòu)件支承，及在管廊的梁柱上支承。③做柔性分析的管道，支架位置依據(jù)分析打算，并考慮支承的可能性。在下部增設(shè)導(dǎo)向架。⑤在集中荷載大的管道組成件四周設(shè)承重架。⑥盡量使設(shè)備接口的受力減小。⑦考慮修理便利，使拆卸管段時最好不需做臨時支架。⑧支架的位置及類型應(yīng)盡量減小作用力對被生根部件的不良影響。⒍管道布置過程中對支架位置的考慮便利外，還應(yīng)考慮：①管道盡量集中布置，做聯(lián)合支架，削減分散獨立的管支架。敷設(shè)，以便利用梁柱來支承。求。求。這種推力，就必需承受壓力平衡式的膨脹節(jié)。⑥壓縮機等動設(shè)備的出口管道，應(yīng)設(shè)置適宜的支架，避開將振動傳給其它而不用吊架，更不易連續(xù)使用多個吊架。⑦管道應(yīng)靠近生根點，使支架構(gòu)件有良好的剛度及避開承受過大的力矩。⑧立式設(shè)備上部管口接出的管道，從設(shè)備上支承，可使相對位移盡量小。⑨管道成組布置時，各管道的支承面應(yīng)取齊，以便設(shè)計支架。⑩承受彈簧支座或吊架時，管道與生根構(gòu)件之間應(yīng)有足夠的空間。⒎應(yīng)力分析過程中對管道支架的考慮支撐系統(tǒng)進展爭論，取得全都意見，確定支架的位置及類型。經(jīng)過應(yīng)力計算，如管道不能滿足要求，應(yīng)首先爭論支架是否合理，能否通過限制性支架進展調(diào)整，直至通過為止。①承重架的間距是否超過最大允許間距。構(gòu)造或修改配管。③是否有小管與計算的主管相連接？推斷小管參加計算的必要性。④垂直段管段很長時，承重架設(shè)在何處并爭論支架的類型。⑤支架生根在設(shè)備上時，支承點隨設(shè)備的熱膨脹發(fā)生位移是否考慮了？道應(yīng)力過大的可能性。⑦承受的彈性支架是否合理。⑧承受的限制性支架的位置及類型是否安全合理。⒏對管道上支托點位置的要求①優(yōu)先考慮的支托點，是管子而不是閥門、管道附件、膨脹節(jié)等。由于管子的外徑是形成系列的，有利于使用標準圖和通用圖。重要時，高溫管道則不期望這么做。下面講一些典型配管的支架類型及位置。⒐槽、罐類設(shè)備上部接收的支架在〔ｂ〕圖〔ａ〕圖中導(dǎo)向架間距離的要求，對高溫管段應(yīng)檢查Ａ－Ｂ段柔性。⒑塔類設(shè)備管道的支架〔有圖〕移，減小熱膨脹的反力。性。④下接口管道的承重架位置設(shè)在與管道口一樣的標高對熱膨脹有利。⒒泵管道的支架〔這里僅講一例〕圖中應(yīng)有結(jié)實的支架，以承受水擊及重力荷載。⒓安全閥管道的支架其方向。安全閥出口管第一個支架應(yīng)盡量生根在剛度較大的構(gòu)造上。振。出口管為氣液兩相時，更應(yīng)留意防振及避開水擊。⒔管廊上管道的支架間距用３ｍ梁?！灿袌D〕ｂ〔有圖〕ππ型補償器或波浪〔有圖〕影響管道的柔性。三種常用的π〔有圖〕⒕管道支吊架的設(shè)計溫度境溫度，以二者較高的為準。⒖管道支架生根的構(gòu)造型式⑴在設(shè)備上生根備需要重檢驗。設(shè)備不能使用。常用的預(yù)焊件構(gòu)造：①在設(shè)備壁上貼鋼板，ａ〔有圖〕②單立板，ｂ〔有圖〕③帶筋板的立板，ｃ〔有圖〕④多筋板與端板，ｄ〔有圖〕在支架與預(yù)焊件使用螺栓連接時，應(yīng)留意各種螺栓適合的工作溫度。35ＣrMo〕螺母〔45；５～－20℃35CrMoA16Mn；21℃使用一般材料的螺栓〔8.8。200×200好承受左圖構(gòu)造，用四塊拼成。尤其對球面圓柱面尤為必要。狀況應(yīng)盡量不使用三角架。否則需在構(gòu)造上實行措施。如ａ圖。在實際設(shè)計中，應(yīng)將預(yù)焊件的位置、荷載〔力，力矩設(shè)備設(shè)計者，以滿足支架設(shè)計的要求。⑵在混凝土構(gòu)造上生根的方法有:①預(yù)埋鋼板；②型鋼；③套管；④在混凝土構(gòu)造上鉆孔后用膨脹螺栓固定。梁、樓板、根底等的外表。②預(yù)埋型鋼常用于梁、柱、根底等的拐角處，這種長條預(yù)埋件，通常用于支架位置不確定時，還可起到保護梁、柱的作用。1寸鋼管〔DN2，可穿過M20M24的螺栓以連接支架構(gòu)件。上混凝土內(nèi)的鋼筋，且不適用于振動和有沖擊荷載的場合。構(gòu)造設(shè)計者，只供給預(yù)埋板的尺寸是不夠的。過大的力。板，或在開孔四周預(yù)埋套管，用螺栓連接。⑶在墻上生根制塊〔帶有預(yù)埋鋼板，以及承受膨脹螺栓固定等?！灿袌D〕〔有圖〕〔有圖〕在墻上生根支架，承載不能過大，應(yīng)留意驗算生根點以上的磚墻高度。HW1.02L0.6250.625BBh h Hm；Wt；Bm；hm；Lm。生根點沒有足夠的磚墻重量壓住是擔憂全的。10MPa。⑷生根在地面上在水泥鋪砌的地面上做支架生根，由于鋪砌面會受氣候的影響，簡潔產(chǎn)生熱⑸在根底上生根〔1000N求高時，應(yīng)在根底上生根。根底頂部的生根構(gòu)造，通常有三種：①預(yù)埋鋼板；②預(yù)埋地角螺栓；③預(yù)留孔，根底預(yù)留孔的深度一般為20～3020～30mm之間。⑹在鋼構(gòu)造上生根支架在鋼構(gòu)造上生根是最常見的，通常承受焊接或用螺栓連接于梁或柱上。承受焊接的居多，這對于設(shè)計和施工都比較便利、敏捷。假設(shè)荷載較大，生根部應(yīng)盡量避開使梁受扭〔有圖。為避開型鋼的翼緣扭曲，常在受力處增加筋板〔有圖。假設(shè)管道荷載較大，可盡量不用懸臂梁，以避開產(chǎn)生不必要的扭矩。計中缺少局部荷載〔5000N〕是擔憂全的。近螺栓四周，必需承受筋板加強。⑺在大管上生根承小管的方法。其形式如左圖。圖中小管必需是滑動支承。⒗關(guān)心鋼構(gòu)造屬于關(guān)心鋼構(gòu)造。①懸臂架和三角架L500mm；bc圖為變截面懸梁架，可承受大槽鋼一分為二制作；dL＞750mm，1500mm。②帶水平斜撐的三角架根點時方承受。③上懸式型鋼支架⒘剛性吊架2θ，θ4°以下，以避開吊桿對管道產(chǎn)生過大的水平力及荷載轉(zhuǎn)移。在有熱膨脹的管道中，常常承受較小的偏移量S，S

L20〔L。吊桿的承重應(yīng)留有余地，要考慮圓桿的腐蝕量及鄰近支架轉(zhuǎn)移荷載的可能性。長度應(yīng)大于通用圖中最小構(gòu)造長度。桿的直徑按荷載打算，10mm以下一般不承受。Q235-A碳鋼吊桿作用拉應(yīng)力宜掌握在70MPa 以內(nèi)。不宜連續(xù)使用過多的吊架，在有振動的管道中不宜使用。免松動。⒙滑動支架T形，H形型鋼及鋼板制造。1噸以上時可考慮使用。不銹鋼板協(xié)作使用。摩擦系數(shù)：對不保溫的大口徑〔DN300以上〕及重要管道的下面應(yīng)焊接防止磨損的保護板。水平管的管托在支架中屬于標準架，長度是定長的〔300,450〕特別加長。D置安裝〔與位移方向相反〕管托偏置是x。220mm.左圖〔a〕設(shè)計時應(yīng)留意h值不宜過大，取值應(yīng)保證摩擦力產(chǎn)生的彎矩MFh在允許的范圍內(nèi)?；瑒用嬉韵碌臉?gòu)件應(yīng)為底部固定構(gòu)造的柱式架，并可以承受FL彎矩。另〔c〕b圖的形式。⒚可變彈簧支吊架彈簧吊架和變力彈簧支座。有時為增加支架的承載力量可將幾個彈簧并聯(lián)使用增加了整個支架總的位移量〔2個25％以下。0荷載變化率工作荷載1000工作荷載

彈簧系數(shù)10000工作荷載00對肯定的荷載和給定的位移彈簧就越笨重。特別設(shè)計需要，對某個或某幾個彈簧支架按給定的安裝荷載安裝。彈簧支吊架是依據(jù)熱態(tài)〔工作時〕P及垂直向熱位移兩個條件進HPC

可按下式計算：P PC H

K 〔?！矺—彈簧常數(shù)；—熱位移量；P —工作荷載。HKKH。PPC

4500

～9500

荷載變化率的要求。熱位移向上時，式〔?！持袘?yīng)承受正號；熱位移向下時，采PC

設(shè)定設(shè)置，并用卡板卡住彈簧在被壓縮的位置，便于安裝，在運行前將卡板除去。垂直向熱位移量6.5介紹的算法。可變彈簧架系列有化工設(shè)計標準〔CD42B5，或按國際彈簧系列，見GB10182制要求與剛性吊架一樣。轉(zhuǎn)角點的垂直向位移：脹，最典型的就是Z型管道。如下圖，垂直段h的膨脹量為，安排到上水平段為，安排到下水平段為L的三次方成正比。1 2 aht1 2L3 L31 1

1 L32L32 L32水平管上任一點的垂直向位移：⑴如圖，一端固定，一端有位移的管段。x

LxL⑵如圖，管段的兩端均有同向的位移。﹥1 2x

Lx

2 L 2⒛恒力彈簧架〔變力〕彈簧支架的范圍。此時，應(yīng)承受簧架不是完全到達恒力，通常荷載變化值僅1