钢管架结构设计论文.doc

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1、钢管架结构设计论文摘要:介绍了钢管架的结构特点，分析了钢管架结构荷载的计算和选取，明确了结构构件设计计算和控制条件，提出了钢管架结构与相关专业配合的合理性设计方法，使设计人员对该结构达到一个初步认识及参考。关键词:管架，荷载，结构布置，构件设计1设计要点根据工艺要求，在管架上需交叉通行各种管道，并且大直径管道多，管道荷载较大，同时要求管架设置不得有碍于操作及人员通行，便于设备、管道的拆卸、检修。因此，一方面如何考虑管架水平支撑和竖向支撑的整体布置，防止管道与结构碰撞，并满足结构的整体受力合理性的要求，是结构布置的关键;另一

2、方面，如何经济合理的选取梁柱截面，是结构构件设计的关键。2结构布置4学海无涯2．1管架的平面布置。1)管架跨度。由管道专业及电气仪表专业依据管道布置确定。2)管架柱距。由管道布置专业确定，但可从结构专业的角度考虑柱距的合理性，若不合理，可向管道专业提出，并共同讨论确定。3)伸缩缝布置。对于较长的管架，要设置温度缝，一般在温度缝处采用双柱。伸缩缝间距:全钢结构或纵梁、桁架采用钢结构，柱采用混凝土结构时不宜大于120m;全钢筋混凝土结构时不宜大于70m。4)横向中间梁布置。管道层次梁间距一般不大于3000mm，当仅支撑大管时，

3、间距可适当加大;支撑电缆层一般不大于2500mm，以满足小管道及电缆的刚度需求，当电气专业选择的电缆盘厚度可满足更大支撑间距要求时，次梁间距可适当加大。5)水平斜撑。与立面斜撑配套布置，对次梁上水平集中力较大的地方(如锚定力等)，适当布置水平斜撑，将水平力传递给主框架系统。2．2管架的立面布置。1)横向。横向主构架通常采用刚接形式，避免使用斜撑，以免妨碍管道布设，并提供管架下方空间供维修或通行之用。对于层数较多且高度较高，负载较大的管架，在不影响维修通行空间的情况下，其横向主构架的最下层应设法设置立面斜撑或角隅斜撑，以减小

4、侧移及柱断面，从而节省钢构材料。2)纵向。为排架方向，梁柱采用铰接形式，侧向支撑系统采用立面斜撑，以便有效传递水平力。立面斜撑设置的位置要配合管线进出的需求，最好能事先协调予以错开。立面支撑的设置宜以4跨～5跨设立一组，每段独立的管架宜至少设置两组(较短的管架也可仅设置一组)。3结构设计荷载3．1自重自重包括管架本身自重和电缆自重。3．2管道重量由管道专业提供的管道空重、管道操作重、管道试水重，分别以均布力或集中力的形式作用于主横梁或次梁上。1)均布力。根据SH/T3055—2007石油化工管架设计规范中6．1．2条，多根

5、密排管道宜按均布荷载计算，当遇有一根管道作用于梁上的荷载大于10kN时，该管道应单独按集中荷载考虑。此外，还应考虑预留管道荷载。管道均布力简化处理如下:对8”及以下的小管，采用均布力的形式作用于主横梁及次梁上，均布力的大小依管道专业提供的荷载条件确定，但对于空重不小于100kg/m2，操作重及试水重不小于200kg/m2(经济设计时不小于150kg/m2)。管道均布线荷载标准值(kN/m)可按下式计算:其中，qv为均布在横梁上的管道垂直线荷载标准值，kN/m;l为横梁间距，m;Fi为某单根管道的垂直荷载标准值，kN/m;L

6、4为管道计算区段长度，m;n为管道计算区段内的管道根数(一般取4根以上)。2)集中力。管道布置(见图1)，对大于8”的大管，采用集中力的形式作用于主横梁上，当主横梁上均布力满布时，要注意扣除大管面积范围内的均布力，即:F=S(W－pD)g。其中，S为管道跨距;W为大管重，kg/m;p为大管所在位置的均布面荷载，kg/m2;D为大管管径。图1管道荷载布置示意图F6F5F4F3F2F1L1LL2L3L4L2L3LF5F6qvLllllllSSSF6F5F6F5F6F5F6F5qvqvqvqvqvqvqvqvqv3．3管道的摩擦

7、力管道的摩擦力由管道专业提供，设计时还没有相应的荷载资料，根据经验近似取管道操作荷载的10%布于主次横梁上，作用方式同管道操作荷载，作用方向为沿管道走向的水平方向(见图2)。图2管道摩擦力布置示意图Lq′P2′P1′q′q′q′q′q′4学海无涯q′q′q′q′P2′P1′P2′P1′P2′P1′lllllSSlS3．4管道的锚定力管道锚定力由管道专业提供，若无管道荷载资料时，每层以每米宽2kN水平集中力作用于主横梁上(见图3)。图3管道锚定力布置示意图n@10002kN2kN2kN2kN2kN2kN2kN2kN2kN2k

8、N2kN2kN2kN2kN2kN2kN2kN2kN2kN2kNllllllSSS3．5风荷载(WL)依据HG/T20670—2000化工、石油化工管架、管墩设计规定的4．4节计算，一般管架结构以横向风荷载起控制作用，包括管道径向风荷载、管架柱及纵向构件风荷载。管道风荷载:Wk=μsμzWodld。其中，