管道支吊架负荷计算书

管道支吊架负荷计算书说明：1、标准与规范：《室内管道支架及吊架》(图集03S402)《钢结构设计规范》(GB50017-2003)《压力管道规范》(GBT20801-2006)2、项目支架计算所采用的型钢库为：热轧普通槽钢GB707-8812#、10#、8#，采用E43型手工双面焊。3、吊架的支座通过M12,M10膨胀螺栓固定在地下室楼板或梁上。4、所采用管支架组合如下：4根DN200间距6m12#槽钢8颗M12膨胀螺栓2根DN150+2根DN125间距4m10#槽钢6颗M12膨胀螺栓2根DN150+2根DN100间距4m10#槽钢6颗M12膨胀螺栓4根DN125间距4m8#槽钢6颗M10膨胀螺栓4根DN100间距4m8#槽钢6颗M10膨胀螺栓2根DN100+2根DN65间距4m8#槽钢6颗M10膨胀螺栓一、管架跨距分析车库采用B1级橡塑保温，DN80、DN100保温层厚度32mm，DN125、DN150、DN200保温层厚度36mm；管道材质：Q235-B;钢管许用应力[δ]t=112，刚性弹性模量Et=2.1*105N/mm2；DN65无缝钢管外径73mm，壁厚4mm,线重7.536kg/mDN100无缝钢管外径108mm，壁厚4mm,线重10.26kg/m;DN125无缝钢管外径133mm，壁厚4mm，线重12.73kg/m;DN150无缝钢管外径159mm，壁厚4.5mm，线重17.15kg/m;DN200无缝钢管外径219mm，壁厚6mm，线重31.52kg/m;计算管道长度荷载如下：Q65=7.536kg/m+1000*3.14*(0.073-0.004*2)2/4+45*3.14*0.032*(0.065+0.032)=11.29kg/m=11.29*9.8=110.64N/m.Q100=7850*3.14*0.004*（0.108-0.004+1000*3.14*(0.108-0.004*2)2/4+45*3.14*0.032*(0.108+0.032)=18.74kg/m=18.74*9.8=183.65N/m.Q125=7850*3.14*0.004*（0.133-0.004）+1000*3.14*(0.133-0.004*2)2/4+45*3.14*0.036*(0.133+0.036)=25.84kg/m=25.84*9.8=253.28N/m.Q150=7850*3.14*0.0045*（0.159-0.0045）+1000*3.14*(0.159-0.0045*2)2/4+45*3.14*0.036*(0.159+0.036)=35.86kg/m=35.79*9.8=350.76N/mQ200=7850*3.14*0.006*（0.219-0.006）+1000*3.14*(0.219-0.006*2)2/4+45*3.14*0.036*(0.219+0.036)=66.44kg/m=66.44*9.8=651.06N/m经计算，求得管道截面抗弯系数W如下：W65=14.18W100=32.753，W125=50.73,W150=82.005，W200=207.998；管道截面惯性矩II65=51.74I100=176.86，I125=337.35,I150=651.94，I200=2277.58；1.按强度条件计算的管架最大跨距的计算公式：twqL124.2maxLmax——管架最大允许跨距（m）q——管道长度计算荷载（N/m）,q=管材重+保温重+附加重W——管道截面抗弯系数（cm3）Φ——管道横向焊缝系数，取0.7[δ]t钢管许用应力——钢管许用应力（N/mm2）强度条件下计算得：Lmax(65)=7.09m、Lmax(100)=8.37m、Lmax(125)=8.87m、Lmax(150)=9.59m、Lmax(200)=11.21m2.按刚度条件计算的管架最大跨距的计算公式：30max10019.0IiEqLtLmax——管架最大允许跨距（m）q——管道长度计算荷载（N/m）,q=管材重+保温重+附加重Et——刚性弹性模量（N/mm2）I——管道截面惯性矩（cm4）i0——管道放水坡度，取0.002刚度条件下Lmax(65)=5.12m、Lmax(100)=6.52m、Lmax(125)=7.26m、Lmax(150)=8.12m、Lmax(200)=10.02m综合强度与刚度条件下管道最大允许跨距（取最小值）：Lmax(65)=5.12m4m，符合要求；Lmax(100)=6.52m4m，符合要求；Lmax(125)=7.26m4m，符合要求；Lmax(150)=8.12m4m，符合要求；Lmax(200)=10.02m6m，符合要求。综上：支架间距符合管道强度和刚度允许最大跨度要求。二、支架锚固分析锚栓极限荷载：M12抗拉荷载4.83KN,抗剪荷载3.14KN；M10抗拉荷载3.17KN,抗剪荷载2.14KN；在多种组合情况下对锚栓进行最不利分析情形如下：1、4根DN200间距6m12#槽钢8颗M12膨胀螺栓2、2根DN150+2根DN125间距4m10#槽钢6颗M12膨胀螺栓3、4根DN125间距4m8#槽钢6颗M10膨胀螺栓情形一：锚栓承受垂直荷载=1.35*（4根DN200管道荷载+支架自重）（考虑35%可变荷载）=1.35*（4*651.06*6+4.2*12.059*9.8）=21764.414N=21.76KN8颗M12能承受的极限抗剪荷载=3.14*8=25.12KN21.76KN，符合要求；情形二：锚栓承受垂直荷载=1.35*（2根DN150+2根DN125管道荷载+支架自重）（考虑35%可变荷载）=1.35*（2*350.76*4+2*253.28*4+3.4*10.007*9.8）=6973.77N=6.97KN6颗M12能承受的极限抗剪荷载=3.14*6=18.84KN6.97KN，符合要求；情形三：锚栓承受垂直荷载=1.35*（4根DN125管道荷载+支架自重）（考虑35%可变荷载）=1.35*（4*253.28*4+3.4*8.046*9.8）=5832.77N=5.83KN6颗M10能承受的极限抗剪荷载=2.14*6=12.84KN5.83KN，符合要求；综上：方案设计的锚栓数量和规格符合管道满荷载要求。三、支架受力分析单根管道垂直方向计算荷载=（钢管重量+保温重量+介质重量）*支吊架间距*1.35（考虑35%可变荷载）DN65单根管道垂直方向计算荷载=110.64*4*1.35=597.456NDN100单根管道垂直方向计算荷载=183.65*4*1.35=991.71NDN125单根管道垂直方向计算荷载=253.28*4*1.35=1367.712NDN150单根管道垂直方向计算荷载=350.76*4*1.35=1894.104NDN200单根管道垂直方向计算荷载=651.06*6*1.35=5273.586N管道水平方向的计算荷载=垂直方向计算荷载*0.3（见图集03S402）DN65单根管道水平方向计算荷载=597.456*0.3=179.24NDN100单根管道水平方向计算荷载=991.71*0.3=297.51NDN125单根管道水平方向计算荷载=1367.712*0.3=410.31NDN150单根管道水平方向计算荷载=1894.104*0.3=568.23NDN200单根管道水平方向计算荷载=5273.586*0.3=1582.08N(一)支吊架梁内力分析支吊架梁使用三种型号槽钢为12#，10#和8#，对此三种进行最不利受力状况分析如下：a)4根DN200间距6m12#槽钢b)2根DN150+2根DN125间距4m10#槽钢c)4根DN125间距4m8#槽钢a情形下支吊架梁受力分析图：得到12号槽钢管支吊架梁垂直方向最大剪力为10547.2N，最大弯矩为5273.6N·m;管支吊架梁垂直方向最大剪力为878.93N，最大弯矩为210.9N·m。b情形下支吊架梁受力分析图得到10#槽钢管支吊架梁垂直方向最大剪力为3525N，最大弯矩为1018.02N·m;管支吊架梁垂直方向最大剪力为323.6N，最大弯矩为60.4N·m。c情形下支吊架梁受力分析图得到8#槽钢管支吊架梁垂直方向最大剪力为2735.4N，最大弯矩为683.86N·m;管支吊架梁垂直方向最大剪力为205.16N，最大弯矩为25.65N·m。(二)支吊架梁验算（1）支吊架梁抗弯强度验算得出管支吊架梁的最大弯矩后，根据选用的支吊架材料规格代入以下公式进行抗弯强度验算。85.05.15.1nyyynWrMWrM式中：rx、ry——截面塑性发展系数，一般型钢取1.05Mx、My——所验算梁截面绕X轴和绕Y轴的最大弯矩（N·m）Wnx、Wny——所验算梁截面对X轴和对Y轴的截面系数（cm3）σ——钢材的抗拉强度，一般型钢钢材取210MPa支吊架梁验算表序号材料名称规格X轴方向最大弯矩Mx（N•m）X轴方向截面系数Wnx(cm3)Y轴方向最大弯矩Mx（N•m）Y轴方向截面系数Wnx(cm3)比较0.85σ结论112#槽钢5273.657.7210.910.2130.629.5160.1175.5满足要求210#槽钢1018.0239.760.47.836.611.147.7175.5满足要求38#槽钢683.8625.325.655.7938.66.344.9175.5满足要求

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（2）支吊架梁抗剪强度验算得出管支吊架梁的最大剪切力后，根据选用的支吊架材料规格代入以下公式进行抗剪强度验算。vySVV85.05.122式中：τ——抗剪强度Vx、Vy——梁所承受的X轴方向、Y轴方向的最大剪力（N）S——梁截面面积（m2）σv——钢材的抗拉强度，一般型钢钢材取160MPa12#槽钢42210362.1593.8782.105475.1=1.03*107Pa0.85σv=136Mpa,满足抗剪要求10#槽钢42210748.126.32335255.1=4.17*106Pa0.85σv=136Mpa,满足抗剪要求8#槽钢42210248.1016.2054.27355.1=4.02*106Pa0.85σv=136Mpa,满足抗剪要求（三）支吊架柱验算（1）支吊架住的横截面积验算：S=1.5R/(0.85σ)，式中S为管架柱的最小截面积，R为支架柱竖直方向的拉力或压力，σ为钢材的抗拉强度，一般型钢钢材取210MPa12#槽钢支架柱最小截面面积：S=1.5*10547.2/(0.85*210)=88.64mm210#槽钢支架柱最小截面面积：S=1.5*3525/(0.85*210)=29.62mm28#槽钢支架柱最小截面面积：S=1.5*2735.4/(0.85*210)=22.99mm2（2）支吊架住弯曲验算：rFhW85.05.1式中：r——截面塑性发展系数，一般型钢取1.05F——支架梁作用给管架柱的水平支座反力Nh——支架梁距离支撑点的高度W——支架柱的最小截面系数（cm3）σ——钢材的抗拉强度，一般型钢钢材取210MPa12#槽钢支架柱最小截面系数：S=1.5*878.93*1.2/(0.85*1.05*210)=8.44cm310#槽钢支架柱最小截面系数：S=1.5*323.6*1/(0.85*1.05*210)=2.59cm38#槽钢支架柱最小截面系数：S=1.5*205.16*1.3/(0.85*1.05*210)=2.13cm3（3）查槽钢规格表，得:型号截面面积（cm2）截面系数Wx（cm3）截面系数Wy（cm3）8#10.24825.35.7910#12.74839.77.812#15.36257.710.2对比经计算得出的最小截面积和最小截面系数，所选择的12#、10#和8#槽钢可作为支吊架的柱，满足所承受管道和支吊架自身重对强度的要求。四、结论结合相关规范数据，通过以