架空管道钢结构支架设计

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1、架空管道钢结构支架设计1中国市政工程平北设计研究总院有限公司天津300381；2天津万科房地产有限公司天津300221【摘要】钢结构管道支架目前己经广泛应用于我国工业建筑中，也是当前管道工程设计中的重要内容之一。文章结合工程实例，就架空管道钢结构支架设计进行略述，以供参考。【关键词】架空管道；钢结构支架；设计架空管道在冶金、矿山、化工、港口码头等行业应用比较普遍。特别是现代的大型炼铁厂、炼钢厂中，燃气管道、热力管道、给排水管道较多，管线忪度长，经过的场地地形地貌变化较大，如何设计岀安全可靠的架空管道支架，给土建结构设计提

2、出了课题。一、钢结构管道支架设计的一般原则第一，管道支架设计使用年限为50年。安全等级取一级，结构重要性系数γ0取1.1。第二，所有结构构件均应进行承载力计算；有抗震设防要求的结构，尚应按规定进行结构构件抗震承载力验算。第三，管道支架横梁在垂直荷载及水平推力作用下，按照双向受弯构件计算。固定管道支架横梁的最大挠度不宜大于梁跨度的1/500；其他管道支架横梁的最大挠度不应大于梁跨度的1/250。竖向荷载（标准值）作用下的挠度容许值不大于L/400；管道水平推力（标准值）作用下的挠度容许值不大于L/400。沿管道

3、横向风荷载标准值作用下的柱顶位移不大于H/400；固定管道支架沿管道纵向在管道水平推力作用下的柱顶位移为H/400;H为支架高度。第四，地震基木烈度为8度及8度以上地IX的活动管道支架应采用刚性活动管道支架。二、支架的结构布置及形式管架是支持工艺及各设备专业管道的支承结构，其间距一般根据工艺专业提供的资料确定，且必须满足各设备专业对管道最大跨距的要求。当管道需要跨越河流、公路、铁路、建（构）筑物吋，支架最大间距可达60m或以上；此吋一般在支架间设置桁架实现跨越，桁架中间设置管道的竖向支承点。管道系统纵向一定间距应设置固定

4、支架，以抵抗纵向水平荷载；其余位置设置单片支架,个别位置可设置单立柱的摇摆支架。三、架空管道钢结构支架设计要点（一）管架分类及选型管架是管道的支承结构，分为固定管架、单向活动管架、双向活动管架及组合式管架等。固定管道支架在纵向（沿管道方向）及横向均视为管道的不移动支点。因此，固定管道支架应有足够刚度，以保证管道系统的稳定。固定管架上的管道，一般采用固定管托（若有不固定的管托吋，管托形式由工艺专业决定）。单向活动管道支架一般设计为沿管道纵向可伸缩变形，管道横向不可变形，纵向的变形量应根据设备专业资料的要求确定。单向活动管道

5、支架可设计为刚性、柔性和半铰接的构造形式。双向活动管道支架允许管道沿平面内任意方向变形。双向活动管道支架可设计为摇摆管架、双向滑动管架和摇动吊梁管架。管道跨越河流、山谷、铁路、公路以及其他建筑物而跨距超过允许值吋，或因管径较小设立的管架数量过多而不合理吋，可设置桁架实现跨越。支架宽度根据工艺和设备专业资料的管道布置和计算确定，也可按照支架高度的1/8~1/12进行估算，还应注意避开地上、地下设备管线的位置。当支架高度不大于10m时，支架顶部和底部同宽；当支架高度大于10m吋，可采用上小下大的梯形样式。当支架高度不大于10

6、m吋，其立柱截面优先采用热轧H型钢或热轧工字钢当支架高度大于10m时，宜采用焊接H型钢；支架的横梁优先采用热乳H型钢，也可采用焊接H型钢；支撑采用角钢制作，当立柱断面高度不大于300mm吋，可设单片支撑,当大于300mm时，宜设置双片支撑。当固定支架（由两片单片支架和垂直支撑、横梁组成）高度大于10m时，宜沿竖向不大于5m且不超过两个垂直支撑的节间高度设置一道水平支撑，以增强固定支架的整体性和抗扭转能力。（二）荷载恒载：①管道重（包括管道、内衬、保温层、管道附件等）；②介质重；③管架重。活荷载：①检修平台上活荷载；②灰荷

7、载；③管内沉积物；④试压水。水平推力：①管道补偿器的弹性力；②介质压力作用下的管道盲板力或鼓壁力；③活动管架的管道摩擦力或管架位移反弹力。风荷载：①管道上的风荷载；②管架上的风荷载。地震作用。特殊荷载：事故水。其他荷载：①冰雪荷载，在寒冷地区，当管壁温度在o°c以下吋，应按具体情况考虑；②预留荷载。（三）支架结构内力分析支架的计算应采用不完全铰接的平面杆系进行内力分析。结构计算可手算或采用PKPM的STS支架计算模块进行计算分析。根据支架所承受的竖向和水平力，按照密封试验时充满水和完全中空时两种极端计算状态，这两种状态下

8、都应考虑下列两种组合：①垂直荷载+地震作用+风荷载。②垂直荷载4■风。（四）计算简图管道支架计算简图一般简化为平面结构体系；固定支架也可简化为两榀单片支架，再用纵向的横梁和垂直支撑连接为空间受力体系。单片支架的立柱计算长度可取立柱高度的1.25倍。固定支架的立柱计算长度可取垂直支撑所划分的长度。十字交叉支撑可假设为单