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管道支架的設(shè)計(jì)分析

管道支架的設(shè)計(jì)

首先我們應(yīng)明確哪類管架應(yīng)該土建專業(yè)設(shè)計(jì)，哪類管架應(yīng)該配管專業(yè)設(shè)計(jì)。支承管道的

管架通常分為三部分：

一、屬于土建結(jié)構(gòu)部分。習(xí)慣稱之為“管架''或“管廊”，包括內(nèi)管廊和外管廊。

二、管道與土建結(jié)構(gòu)之間相接的各種支、托、吊部分。

三、生根在建筑結(jié)構(gòu)上的各種支架，高度通常在2m以下。

通常第一類支架由配管專業(yè)提供條件，由土建專業(yè)設(shè)計(jì)完成；笫二類支架通常由配管

專業(yè)負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)；第三類支架在建筑物上的預(yù)埋件由土建專業(yè)設(shè)計(jì)，其他部分由配管專業(yè)完

成。

1.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。

①承重架：用來承受管道的重力及其它垂直向卜荷載的支吊架。它又可分為：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(chǎng)合。

b、可變支吊架或彈簧吊架：用于有少量垂直位移的場(chǎng)合。

c、恒力吊架：用于垂直位移較大的地方。

②限制性支架：用來阻止、限制或控制管道系統(tǒng)熱位移的支架。它又可分為導(dǎo)向架、

限位架和固定架，

a、導(dǎo)向架：使管道只能沿軸向移動(dòng)的支架，不允許有角位移。

b、限位架：允許管子的某一點(diǎn)有角位移，但不允許有線位移。

c、固定架：不允許支承點(diǎn)有三個(gè)軸線的全部線位移和角位移。

③減振架：用來控制或減除重力和熱膨脹作用以外的任何力（如物料沖擊、機(jī)械振

動(dòng)、風(fēng)力及地震等外部荷載）的作用所產(chǎn)生的管道振動(dòng)的支架。減振架有彈簧和

油壓式兩種類型，

2.水平管道的最大支架間距

管道支架間距是指管道的跨度。一般管道的最大支架間距是按強(qiáng)度條件及剛度條件計(jì)

算決定，取其較小值。

管道支架的設(shè)置使管道形成分段，常見的有幾種典型的形式：

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管道支架的設(shè)計(jì)分析

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、三軸向彎管（有圖）

①支架間距按強(qiáng)度條件計(jì)算：

式中：￡—管道支架間距，相；

Z—管子斷面系數(shù)通常管子的斷面系數(shù)公式為Z=令/：

"—管道單位長度的重力，單位：lON/m,

07—熱態(tài)下管材受重力荷載部分的許用應(yīng)力勿通常取等；㈤/—管材在熱

態(tài)下的許用拉應(yīng)力。

②按剛度條件計(jì)算：

￡=，但

/OyjW

式中：Z,初％意義同上，

E—管材在熱態(tài)下的彈性模量，”尸。；

/—管子截面慣性矩C加7=華/；

64

/—管子在跨中的撓度?！?/p>

按剛度條件計(jì)算時(shí)的主要因素為撓度值的選取。在裝置內(nèi)的管道，一般選用撓度在1

0?2之間，推薦采用4=15m*對(duì)于裝置外的管道，由于常設(shè)計(jì)成有坡度的管

道（2%o-5%o）,其撓度采用較大值，可達(dá)38〃皿左右。

在公稱直徑600〃〃"及以下的碳鋼管道，取/=15nun,溫度在350°C時(shí)，按剛

度條件計(jì)算的心值要小于按強(qiáng)度條件計(jì)算的心值。因此，當(dāng)撓度較小時(shí)，在常用的管徑范

圍及溫度范圍內(nèi)，管支架旬距是以剛度條件控制的。當(dāng)工作溫度較高，且管道荷載較大時(shí).，

小管道往往是要按強(qiáng)度條件決定支架間距的。

管道的最大支架間距在許多參考書中都能查到，注意使用選取時(shí)應(yīng)留有余地。

對(duì)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(píng)定：

L<（0.6?0.7比〃齒式中：4,如一各直管段相加后總長.

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管道支架的設(shè)計(jì)分析

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(jì)的大跨度的桁架上。管道的

荷載分布是與支架間距有關(guān)的，如，大管支架間距較大，有的梁不支承，荷載過于集中在

少數(shù)梁上，形成支架設(shè)置與土建結(jié)構(gòu)的計(jì)算不相等，這樣引起梁的超載。管支架設(shè)計(jì)者與

土建設(shè)計(jì)者必須溝通設(shè)計(jì)條件，這是不可忽視的問題。

3.垂直管道的支架間距

垂直管道支架的設(shè)置，除了考慮承重的因素外，還要考慮防止風(fēng)載引起的共振。在裝

置內(nèi)較長的垂直管道多出現(xiàn)在塔類設(shè)備的周圍或多層結(jié)構(gòu)建筑物內(nèi)。對(duì)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(jìn)行調(diào)整。如，

DN100,7.5m;DN200,10m;DN300,12m;DN400,13m等。

高溫垂直管道的支架間距應(yīng)按前值減小1米，對(duì)每根垂直管，考慮熱膨脹常選用一個(gè)

承重架，其余為導(dǎo)向架。如圖

4.裝有波形膨脹節(jié)管道的支架間距

根據(jù)美國膨脹節(jié)制造商協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)裝有波形膨脹節(jié)的管道，支架應(yīng)按左圖設(shè)置。

4s)=00/57/目式中：彈性模量，kgf/cm2；

/—慣性矩，C〃幾

心一管道支架向星L〃7；

P—設(shè)計(jì)壓力，kgf/cm2-,

“一膨脹節(jié)的有效面積，

/一膨脹節(jié)的每波起始的彈性系數(shù)，kgf/cni/波；

4-膨脹節(jié)的每波的軸向行程，?！?波。

5.確定管道支架位置的要點(diǎn)

決定管道支架的位置主要考慮以下幾點(diǎn)：

?承重架距離不應(yīng)大于支架的最大間距。

除非采取其他增加管道跨距的措施，否則這一點(diǎn)必須嚴(yán)格執(zhí)行。有壓力脈動(dòng)的管道

還要按管道的固有頻率來決定支架間距，避免發(fā)生共振。為保證不發(fā)生共振，通常

管道的固有頻率要求在8次/秒以上。

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管道支架的設(shè)計(jì)分析

管道的固有頻率及按下式求取:

式中：A—撓度，c〃?；

g=980cm/sec2；

4.982

所以。fnF

梁的支承形式不同，求撓度的公式如下:

A、特定連續(xù)架（有圖）/=4等，式中W=daN,L—cm；

B、單跨簡支架（有圖）』=白與；

^o4bl

C、一端固定一端簡支（有圖）萼：

/o?Li

D、兩端固定A=

E、端點(diǎn)固定的懸臂梁

oh!

2盡量利用已有的土建結(jié)構(gòu)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，支架位置根據(jù)分析決定，并考慮支承的可能性。

4在垂直管到彎頭附近，或在垂直段重心以上做承重架，垂直段長時(shí)，可在下部增

設(shè)導(dǎo)向架。

5在集中荷載大的管道組成件附近設(shè)承重架。

6盡量使設(shè)備接口的受力減小。

7考慮維修方便，使拆卸管段時(shí)最好不需做臨時(shí)支架。

8支架的位置及類型應(yīng)盡量減小作用力對(duì)被生根部件的不良影響。

6.管道布置過程中對(duì)支架位置的考慮

配管設(shè)計(jì)人員在管道布置的過程中，應(yīng)同時(shí)考慮支架位置及設(shè)置的可能性、合理性、

經(jīng)濟(jì)性等。管道走向除了滿足安全生產(chǎn)、工藝要求、操作方便、安裝維修方便外，還應(yīng)考

慮：

①管道盡量集中布置，做聯(lián)合支架，減少分散獨(dú)立的管支架。

②管道布置應(yīng)靠近可能做支架的點(diǎn)，如靠近建筑物的墻、柱，或沿平臺(tái)下敷設(shè)，以

便利用梁柱來支承。

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管道支架的設(shè)計(jì)分析

3盡量利用管道本身的自支承作用。例如：從管廊到某設(shè)備的管道或兩個(gè)設(shè)備間的

管道，做到無需另設(shè)支架，既經(jīng)濟(jì)合理，又滿足管道柔性的需求。

4管道柔性過大時(shí)，應(yīng)增設(shè)支架減小應(yīng)力和振幅，但應(yīng)滿足管道的膨脹要求。

5使用波紋膨脹節(jié)時(shí)，應(yīng)考慮管內(nèi)介質(zhì)的內(nèi)壓推力。如果沒有結(jié)構(gòu)能承受這種推力，

就必須采用壓力平衡式的膨脹節(jié)。

6壓縮機(jī)等動(dòng)設(shè)備的出口管道，應(yīng)設(shè)置合適的支架，避免將振動(dòng)傳給其它管道，

鋼結(jié)構(gòu)或建筑物，這些支架從防振的角度，應(yīng)優(yōu)先選用滑動(dòng)支架，而不用吊架，

更不易連續(xù)使用多個(gè)吊架。

7管道應(yīng)靠近生根點(diǎn)，使支架構(gòu)件右良好的剛度及避免承受過大的力矩。

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(duì)位移盡最小。

9管道成組布置時(shí)，各管道的支承面應(yīng)取齊，以便設(shè)計(jì)支架。

10采用彈簧支座或吊架時(shí)，管道與生根構(gòu)件之間應(yīng)有足夠的空間。

7.應(yīng)力分析過程中對(duì)管道支架的考慮

應(yīng)力分析與支架設(shè)計(jì)者應(yīng)對(duì)配管及土建結(jié)構(gòu)的情況詳細(xì)了解，及對(duì)整個(gè)管道支撐系統(tǒng)

進(jìn)行研究，取得一致意見，確定支架的位置及類型。經(jīng)過應(yīng)力計(jì)算，如管道不能滿足要求，

應(yīng)首先研究支架是否合理，能否通過限制性支架進(jìn)行調(diào)整，改善各部的應(yīng)力分布。如不可

能，應(yīng)增加管道的局部柔性。每次修改需重新計(jì)算，直至通過為止。

應(yīng)力分析應(yīng)從比較重要、管徑大、溫度高的管道開始，依次逐個(gè)進(jìn)行。

在應(yīng)力分析計(jì)算之前，應(yīng)對(duì)管道支承的布置進(jìn)行檢查，檢查內(nèi)容如下：

①承重架的間距是否超過最大允許間距。

②所有支承點(diǎn)是否有可以生根的結(jié)構(gòu)。如果沒有如何解決？采用獨(dú)立的新結(jié)構(gòu)或修

改配管。

③是否有小管與計(jì)算的主管相連接？判斷小管加入計(jì)算的必要性。

?垂直段管段很長時(shí)，承重架設(shè)在何處并研究支架的類型。

⑤支架生根在設(shè)備上時(shí)，支承點(diǎn)隨設(shè)備的熱膨脹發(fā)生位移是否考慮了？

?由于垂直管的膨脹，研究水平管上的支架脫空的可能性或產(chǎn)生支承點(diǎn)管道應(yīng)力過

大的可能性。

?采用的彈性支架是否合理。

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管道支架的設(shè)計(jì)分析

8采用的限制性支架的位置及類型是否安全合理。

8.對(duì)管道上支托點(diǎn)位置的要求

①優(yōu)先考慮的支托點(diǎn)，是管子而不是閥門、管道附件、膨脹節(jié)等。因?yàn)楣茏拥耐鈴?/p>

是形成系列的，有利于使用標(biāo)準(zhǔn)圖和通用圖。

?一般不在水平位置的彎頭、彎管上作支托點(diǎn),避免局部應(yīng)力增加及影響吸收膨脹

的效果；在垂直面上布置時(shí)彎頭上做支承架倒是常見的，但特別重要時(shí)，高溫管

道則不希望這么做。

（3）支托點(diǎn)應(yīng)優(yōu)先位于維修或清洗時(shí)不拆卸的直管上。

下面講一些典型配管的支架類型及位置。

9.槽、罐類設(shè)備上部接管的支架

在（b）圖中應(yīng)考慮B點(diǎn)位置支架不至于脫空；（a）圖中應(yīng)符合垂直管段導(dǎo)向架間

距離的要求，對(duì)高溫管段應(yīng)檢查A—B段柔性。

10.塔類設(shè)備管道的支架（有圖）

①A支架通常盡量靠近設(shè)備管口，以減小設(shè)備口和支承點(diǎn)的相對(duì)熱膨脹位移，減小熱

膨脹的反力。

②如A支架至管口間的管道柔性不夠，可改變管道走向，適當(dāng)增加管道的柔性。

③如垂直段較長，A點(diǎn)荷載過大，應(yīng)增設(shè)B支架承重，B支架應(yīng)采用彈簧架。

。下接口管道的承重架位置設(shè)在與管道口相同的標(biāo)高對(duì)熱膨脹有利。

11.泵管道的支架（這里僅講一例）

（a）圖中RS—1支架，通?？梢宰龀煽烧{(diào)節(jié)高度的承重架；DS-1是限位架，

使泵入口水平管的軸線保持無偏移；泵口不至于承受過大的彎矩，RS—2支架為滑動(dòng)架，

應(yīng)注意至彎頭的距離如過小將會(huì)脫空。DS是水平限位架，對(duì)于大型的水泵出口管要注意

止回閥關(guān)閉時(shí)的推力的作用。在止回閥及切斷閥附近應(yīng)有堅(jiān)固的支架，以承受水擊及重力

荷載。

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12.安全閥管道的支架

安全閥的管口承受外載引起的彎矩要求盡量小，以免閥體變形，影響閥的性能。當(dāng)支

架設(shè)計(jì)時(shí)，除承受管道重力荷載外，還應(yīng)注意泄放流體時(shí)產(chǎn)生的反力及其方向。

安全閥出口管第一個(gè)支架應(yīng)盡量生根在剛度較大的結(jié)構(gòu)上。

安全閥突然開啟，容易產(chǎn)生振動(dòng)。特別是大口徑、大壓差的安全閥應(yīng)注意防振。出口

管為氣液兩相時(shí)，更應(yīng)注意防振及避免水擊。

13.管廊上管道的支架

①管廊上管道支架的間距，受到管廊結(jié)構(gòu)的梁及柱間距的限制。小管道支架間距用3

m,大管道支架間距用6m,最常用的，對(duì)于小管道的最大允許支架間距小于3m時(shí),

最好利用大管支承小管，或在管廊的梁兩側(cè)另增加懸臂梁。

②a、固定點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在主梁上，不要設(shè)置在次梁上。（有圖）

b、盡量使用固定架兩側(cè)的推力相差不大。（有圖）

c、需要設(shè)波紋膨脹節(jié)或兀型補(bǔ)償器時(shí)，應(yīng)按可能采用的兀型補(bǔ)償器或波紋膨脹節(jié)的

補(bǔ)償量確定。（有圖）

③在有橫向引出管道的接點(diǎn)時(shí)，導(dǎo)向架與接點(diǎn)或彎頭的距離不宜太近，以免影響管道

的柔性。

三種常用的幾型補(bǔ)償器形式。（有圖）

14.管道支吊架的設(shè)計(jì)溫度

和管道直接接觸的支吊架部分的設(shè)計(jì)溫度取管道內(nèi)部的介質(zhì)溫度，不與管道直接接觸

或管道保溫層外側(cè)的支吊架部分的設(shè)計(jì)溫度，取介質(zhì)溫度的1/3或環(huán)境溫度，以二者較

高的為準(zhǔn)。

15.管道支架生根的結(jié)構(gòu)型式

常見的生根位置有：⑴生根在設(shè)備上；⑵生根在混凝土結(jié)構(gòu)上；⑶生根在墻上；⑷生

根在地面上；⑸生根在基礎(chǔ)上；⑹生根在鋼結(jié)構(gòu)上；⑺生根在大管上。

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⑴在設(shè)備上生根

在設(shè)計(jì)從設(shè)備上生根的支架時(shí)，要求在設(shè)備上預(yù)焊生根件。這主要是因?yàn)樵O(shè)備造價(jià)高,

制造和檢驗(yàn)要求高，如果現(xiàn)場(chǎng)安裝支架在設(shè)備壁上直接焊接，許多設(shè)備需要重新檢驗(yàn)。

對(duì)于經(jīng)過熱處理或應(yīng)力消除的設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，在設(shè)備殼體上焊接應(yīng)被

禁止，因?yàn)楹负髿堄鄳?yīng)力會(huì)影響設(shè)備的防腐能力和機(jī)械性能，還可能出現(xiàn)變形。

對(duì)于非金屬襯里的設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)焊接會(huì)損壞內(nèi)襯，如橡膠，塑料，玻璃等，從而

導(dǎo)致設(shè)備不能使用。

常用的預(yù)焊件結(jié)構(gòu)：

①在設(shè)備壁上貼鋼板，a。（有圖）

②單立板，bo（有圖）

③帶筋板的立板，c。（有圖）

④多筋板與端板，do（有圖）

在支架與預(yù)焊件使用螺栓連接時(shí)，應(yīng)注意各種螺栓適合的工作溫度。

通常6?350C,可使用Q235-A材質(zhì)；351?5?5℃,應(yīng)用耐熱鋼，如螺栓（35C

rMo）螺母（45號(hào)）；5---2（）℃可使用35CrMoA或16Mn；—21℃以下應(yīng)使用奧氏體不

銹鋼作為螺栓材料。另外，應(yīng)盡最在保溫層以外使用螺栓連接，可使用普通材料的螺栓

（8.8級(jí)）。

貼板結(jié)構(gòu)在鋼板周邊焊接，如板過大受力不好，鋼板超過200x200時(shí)，最好采用左圖

結(jié)構(gòu)，用四塊拼成。尤其對(duì)球面圓柱面尤為必要。

在設(shè)備上使用三角架，如設(shè)備的兩個(gè)生根件之間殼體又有熱膨脹，而三角架則在環(huán)境

溫度下，處理不好，三角架和設(shè)備壁都會(huì)產(chǎn)生很大的應(yīng)力。因此，這種情況應(yīng)盡量不使用

三角架。否則需在結(jié)構(gòu)上采取措施。如a圖。

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，應(yīng)將預(yù)焊件的位置、荷載（力，力矩），預(yù)焊件的尺寸提供給設(shè)備設(shè)

計(jì)者，以滿足支架設(shè)計(jì)的要求。

⑵在混凝土結(jié)構(gòu)上生根

管道布置在建筑物內(nèi)時(shí)，管道支架在混凝土結(jié)構(gòu)上生根是常見的.通常采用的方法有：

①預(yù)埋鋼板；②型鋼；③套管；④在混凝十.結(jié)構(gòu)上鉆孔后用膨脹螺栓固定。

①預(yù)埋鋼板便于支架安裝，可適應(yīng)施工中較大的位置偏差，廣泛用于柱、梁、樓板、

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管道支架的設(shè)計(jì)分析

基礎(chǔ)等的表面。

2預(yù)埋型鋼常用于梁、柱、基礎(chǔ)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(shí)，還可起到保護(hù)梁、柱的作用。

3預(yù)埋套管數(shù)量可根據(jù)工程需要，大多數(shù)采用I寸鋼管（DN25）,可穿過M20和

M24的螺栓以連接支架構(gòu)件。

4膨脹螺栓用于支架生根，優(yōu)點(diǎn)是不需預(yù)埋，缺點(diǎn)是有時(shí)位置不適合會(huì)碰上混凝土

內(nèi)的鋼筋，且不適用于振動(dòng)和有沖擊荷載的場(chǎng)合。

為保證生根件有足夠的強(qiáng)度，應(yīng)將荷載包括力和彎矩，扭矩等應(yīng)提交給土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

者，只提供預(yù)埋板的尺寸是不夠的。

對(duì)無預(yù)埋件的情況下，可采用雙頭螺柱夾緊型鋼構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，使之抱在柱上。

在柱間加梁的情況最好采用牛腿的結(jié)構(gòu)，以免鋼梁受溫度變化對(duì)預(yù)埋件產(chǎn)生過大的力。

穿過樓板的垂直管道，需要在樓板面做固定支架時(shí)，常在樓面孔周圍通理鋼板，或在

開孔附近預(yù)埋套管，用螺栓連接。

⑶在墻上生根

在墻上生根的支架以懸臂和三角架為主。通常的做法有：墻上預(yù)留孔，砌預(yù)制塊（帶

有預(yù)埋鋼板），以及采用膨脹螺栓固定等。

①施工比較方便。（有圖）

②需要提前做預(yù)制塊，以便砌墻時(shí)使用，受力較好。（有圖）

③臨時(shí)轉(zhuǎn)孔安裝膨脹螺栓，只能用于荷載小的場(chǎng)合。（有圖）

在墻上生根支架，承載不能過大，應(yīng)注意驗(yàn)算生根點(diǎn)以上的磚墻高度。

H>^^1.02^-0.625^+0.625B

式中：H—需要的填充墻高度，〃八

W管道的垂直荷載，，；

4一混凝土塊寬度，陽：

力一混凝土塊厚度，或磚墻厚度，〃?；

L—懸臂的計(jì)算長度。

生根點(diǎn)沒有足夠的磚墻重量壓住是不安全的。

在墻上生根除了考慮混凝土的許用壓應(yīng)力外，還要考慮磚的許用壓應(yīng)力只有\(zhòng)OMPa.

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管道支架的設(shè)計(jì)分析

⑷生根在地面上

在水泥鋪砌的地面上做支架生根，由廣鋪砌面會(huì)受氣候的影響，容易產(chǎn)生熱脹冷縮而

開裂變形，特別是受土壤冰凍層的影響而變形隆起等情況。因此，在地面上生根只限于不

重要管道，并有柔性荷載小，地面變形對(duì)管道無影響的條件。

⑸在基礎(chǔ)上生根

管道支架的荷載較大，（1000N以上），或者管道有振動(dòng)，或?qū)χЪ艿闹С幸蟾邥r(shí)，

應(yīng)在基礎(chǔ)上生根。

基礎(chǔ)的大小和埋深與荷載，地耐力，凍土深度等有關(guān)，應(yīng)有土建設(shè)計(jì)者決定。

基礎(chǔ)頂部的生根結(jié)構(gòu)，通常有三種：

①預(yù)埋鋼板；

②預(yù)埋地角螺栓.

?預(yù)留孔，基礎(chǔ)預(yù)留孔的深度一般為20?30倍螺栓的直徑。二次灌漿層的厚度一般

在20?30〃〃〃之間。

⑹在鋼結(jié)構(gòu)上生根

支架在鋼結(jié)構(gòu)上生根是最常見的，通常采用焊接或用螺栓連接于梁或柱上。采用焊接

的居多，這對(duì)于設(shè)計(jì)和施工都比較方便、靈活。如果荷載較大，生根部位應(yīng)盡量位于主梁

或柱上。若在次梁上應(yīng)靠近梁和柱的接點(diǎn)，以減小梁的變形，應(yīng)盡量避免使梁受扭（有

圖）。

為避免型鋼的翼緣扭曲，常在受力處增加筋板（有圖）。

如果管道荷載較大，可盡量不用懸臂梁，以避免產(chǎn)生不必要的扭矩。

在柱上生根經(jīng)常采用懸臂梁或三角架。當(dāng)柱子較細(xì)時(shí)，也要避免受扭曲。在鋼結(jié)構(gòu)上

生根不需要預(yù)埋件，但是荷載的條件仍是需要的。否則，土建結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中缺少部分荷載

（特別是大與5000N以上的荷載）是不安全的。

另外，彈簧支座或聚四氟乙烯滑動(dòng)板支于梁上時(shí)，常需將梁局部加寬。在靠近螺栓附

近，必須采用筋板加強(qiáng)。

⑺在大管上生根

小管道的支架間距不能太大，有時(shí)在大管與小管一同敷設(shè)時(shí)，可采用大管支承小管的

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管道支架的設(shè)計(jì)分析

方法。其形式如左圖。

圖中小管必須是滑動(dòng)支承。

16.輔助鋼結(jié)構(gòu)

支架輔助鋼結(jié)構(gòu)介于管部附著件和被生根件之間，懸臂梁、三角架等結(jié)構(gòu)都屬于輔助

鋼結(jié)構(gòu)C

①懸臂架和三角架

a圖是最典型的懸臂架，生根部受療矩，端部撓度較大，L通常W500mm；

b圖在根部設(shè)加強(qiáng)筋板，可減少根部的彎矩及撓度；

c圖為變截面懸梁架：可采用大槽鋼一分為二制作；

d圖為三角支架可承受較大的力和力矩，L>750mm,但一般不大于?1500mm。

@帶水平斜掾的三角架

如果水平力較大，常在三角架橫向構(gòu)件同一高度處增加斜水平支撐。可顯著降低水平

彎矩。但應(yīng)注意斜支撐不要碰到其他管道或其他構(gòu)件，并在有牢固的生根點(diǎn)時(shí)方采用。

?上懸式型鋼支架

17.剛性吊架

通常指圓桿吊架。一般在上部結(jié)構(gòu)及卜部結(jié)構(gòu)中均為釵接。當(dāng)管道有水平位移時(shí)，吊

桿成傾斜位置，有水平分力。但吊架的水平位移量是有限制的，移動(dòng)范圍和桿長成比例。

一般吊桿的轉(zhuǎn)角為20,0兆應(yīng)控制在4。以下，以避免吊桿對(duì)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，經(jīng)常采用較小的偏移量S,SW4（L為拉桿長度）。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。

選用圓桿吊架時(shí)，應(yīng)注意各種剛性吊架都有其最小的結(jié)構(gòu)長度。選用時(shí)，總長度應(yīng)大

于通用圖中最小結(jié)構(gòu)長度。桿的直徑按荷載決定，10mm以下一般不采用。Q235-A碳鋼吊

桿作用拉應(yīng)力宜控制在70MPa以內(nèi)。

不宜連續(xù)使用過多［的吊架，在有振動(dòng)的管道中不宜使用。

圓桿吊架的中部常帶有花藍(lán)螺栓，便于調(diào)節(jié)長度，同時(shí)需配有鎖緊螺母，以免松動(dòng)。

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管道支架的設(shè)計(jì)分析

18.滑動(dòng)支架

管道下方有可支承的土建結(jié)構(gòu)時(shí)，常選用滑動(dòng)支架，管托是比較經(jīng)濟(jì)且簡單的滑動(dòng)架,

常采用T形，H形型鋼及鋼板制造。

滑動(dòng)架有水平摩擦力，對(duì)抑制振動(dòng)優(yōu)于吊架。滑動(dòng)架多時(shí)，傳遞到固定點(diǎn)上的水平力

較大。有時(shí)選用帶聚四氟乙烯滑動(dòng)板的支架，以降低水平摩擦力，一般當(dāng)垂直荷載在1噸

以.上時(shí)可考慮使用。

聚四氟乙烯滑動(dòng)板是工廠生產(chǎn)的專用產(chǎn)品，由聚四氟乙烯板與鋼板制成，安裝在設(shè)備

支座及管托等下面。通?？墒褂靡粚?duì)四氟乙烯滑動(dòng)板，或一塊滑動(dòng)板與不銹鋼板配合使用。

摩擦系數(shù)：

對(duì)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(hù)板。水平

管的管托在支架中屬于標(biāo)，隹架，長度是定長的，（300,450）必要時(shí)可特殊加長。

管托支耳設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)防止熱態(tài)滑落，對(duì)熱位移較大處的管托應(yīng)仔細(xì)計(jì)算，偏置安裝

（與位移方向相反）管托偏置是

穿樓板的熱管道尤其要注意，E值應(yīng)滿足熱位移要求，避免管道與樓面管結(jié)構(gòu)相碰，

且不宜小于50mm。彈簧支架應(yīng)與樓面相接，支耳應(yīng)有足夠長度，避免滑落，邊緣最遠(yuǎn)應(yīng)

不越過彈簧支架中心20mm.

左圖（a）設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意h值不宜過大，取值應(yīng)保證摩擦力產(chǎn)生的彎矩〃=Fx/?在允

許的范圍內(nèi)。

滑動(dòng)面以下的構(gòu)件應(yīng)為底部固定結(jié)構(gòu)的柱式架，井可以承受/xL彎矩。另外，設(shè)備

口附近的支架應(yīng)優(yōu)先選用（c）圖的形式，避免采用b圖的形式。

19.可變彈簧支吊架

管道承重點(diǎn)如有垂直向熱位移，一般要設(shè)彈性支架。彈性架最常用的是變力彈簧吊架

和變力彈簧支座。有時(shí)為增加支架的承載能力可將幾個(gè)彈簧并聯(lián)使用（2,4,6,8個(gè)等工

有時(shí)支點(diǎn)的位移變化太大，以致使彈簧的荷載變化率超出J'允許范圍，可將幾個(gè)彈簧串聯(lián)

使用，每個(gè)彈簧可在給定的荷載變化率的條件下增加了整個(gè)支架總的位移量。（通常串聯(lián)數(shù)

不超過2個(gè)）。變力彈簧支吊架的荷載變化率一般控制在25%以bo

荷載變化率="作修鬻荷或x10000=彈簧系鬻產(chǎn)x100。。

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管道支架的設(shè)計(jì)分析

位移量的大小隨彈簧系數(shù)而變化，所以不能認(rèn)為荷載變化率和彈簧系數(shù)成比例；但一

般情況，彈簧系數(shù)越小，荷載變化率越小。荷載變化率越高，彈簧越接近剛性吊桿。相應(yīng)

地，對(duì)管道的熱膨脹所產(chǎn)生限制越大。另外，變化率越小，相對(duì)一定的荷載和給定的位移

彈簧就越笨重。

在一般情況下，彈簧架按熱態(tài)吊零設(shè)計(jì)，即保證管道在熱態(tài)工作狀態(tài)下，按個(gè)支撐點(diǎn)

垂直位移為零設(shè)計(jì)。管道在熱態(tài)工況下具有良好的荷載分配。有時(shí)也有特殊設(shè)計(jì)需要，對(duì)

某個(gè)或某幾個(gè)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(shí)）的荷載P〃及垂直向熱位移/兩個(gè)條件進(jìn)行選用的。

安裝荷載女?可按下式計(jì)算：

Pc=PH±4-K（#）

式中：K-彈簧常數(shù)：

/—熱位移品：

匕L工作荷載。

每一種K對(duì)應(yīng)一個(gè)彈簧號(hào)，K可以從彈簧系列表中查出。見附錄H。

一般生■和P〃必須在彈簧許用荷載的范圍內(nèi)，約在4500?9500之間，并符合荷載變化

率的要求。熱位移向上時(shí)，式（#）中應(yīng)采用正號(hào)；熱位移向下時(shí)，采用負(fù)號(hào)。出廠的產(chǎn)

品應(yīng)按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(yùn)行前將卡板除去。

垂直向熱位移量/采用筆算時(shí)，參見6.5介紹的算法?？勺儚椈杉芟盗杏谢ぴO(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

（CD42B5）,或按國際彈簧系列，見G8/0/82,