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管道门字型支吊架设计及计算，附间距表+选型表！Word版可下载！.doc

(3)DN100单根管道作用在管架上的计算荷载

DN100单根管道垂直方向的基本荷载（支吊架间距为5米）

小型结构物技术交底会议纪保温重量＝48×(0.108+0.05)×0.05×5×3.14×9.8=59N

单根管段计算荷载＝（钢管重量+保温重量+介质重量）×1.35 （考虑35％可变荷载。）

单根DN100蒸汽管道计算荷载G100＝（623+59+370）×1.35＝1421N

管道水平方向的计算荷载

由于该管架为活动支架，所以管架水平方向的受力为管道在管架上滑动摩擦力。

DN400管道的水平推力 T400=f400=μG400=0.3×14420=4326N

DN200管道的水平推力 T200=f200=μG200=0.3×4446=1334N

DN400管道的水平推力 T100=0

根据管架梁的受力分析，管架梁在管道重力下或在管道推力作用下，有可能出现2种现象，一是管架梁会沿着受力方向被剪断，另一种是管架梁会沿着受力方向发生过大弯曲变形，严重的会发生弯曲折断。所以合理的选择管架梁就是使管架梁能刚好满足梁的抗弯和抗剪要求。

将管架假设为刚性结构的简支梁，分别根据管架梁的垂直受力和水平受力情况，按照平面简支梁进行内力分析，并根据静力方程求得管架梁的内力，并绘制梁的剪力图和弯矩图，求出最大剪力和最大弯矩。

根据以上示例管架受力分析得

得到管架梁垂直方向的最大弯矩为17715N·m，最大剪力为24843N

管架梁水平方向的最大弯矩为3155N·m，最大剪力为5521N

管架梁的最大弯矩计算得出后，根据以下公式对管架梁的材料规格型号进行选择：

式中：rx、ry——截面塑性发展系数，一般型钢取1.05

Mx、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

采用验算法将初步估计型钢规格所对应的截面系数代入以上公式进行验算，满足该方程的型钢可作为管架梁的备选材料。现仍将以上示例管架为例，依据管架梁的最大弯矩，对管架梁的材料进行选型：

由管架梁选型计算表得出，角钢200×18、槽钢280c、工字钢25a、H型钢150×150×7×10或2根角钢160×14背面拼装、2根20a槽钢背面拼装均满足弯矩承重要求，因H型钢150×150×7×10比重最小，从经济方面我们暂定H型钢150×150×7×10作为管架梁。

根据管架梁的抗弯强度计算所选出的支架，还需检验其是否满足管架梁的剪切要求。参照如下公式对管道所承受的剪力进行校验。

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160MPa

参照以上示例对所选择的管架梁进行抗剪校验

故改型钢满足抗剪要求，所以管架梁采用H型钢150×150×7×10。

根据管架梁的受力分析，为满足管架梁所受管道重力和水平推立的平衡，管架柱（或吊杆）给予管架梁一个支反力来维持管架梁及梁上各管道的平衡。我们由此梁的支反力对管架柱（或吊杆）进行选型。根据分析，管架柱的受力有2个，一个是垂直方向的拉力（或压力），另一个是水平方向的推力。

管架柱的横截面计算公式

S=1.5R/(0.85σ) 式中S为管架柱的最小截面积，R为管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210MPa

所以以上示例中管架柱的最小横截面积为

S=1.5×21843/(0.85×210)=184mm2

式中：r——截面塑性发展系数，一般型钢取1.05

F——管架梁作用给管架柱的水平支座反力N

太阳能热水工程施工组织设计 h——管架梁距离支撑点的高度

W——管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210MPa

JC／T 482-2022 聚氨酯建筑密封胶.pdf所以以上示例中管架柱的最小截面系数为

W=1.5×5521×1/(0.85×1.05×210)=44 cm3

查型钢规格表，使所选择的型钢横截面积大于184mm2，同时其截面系数又必须大于44cm3，我们为了管道支架的整体协调，管架柱也和管架梁采用同规格的H型钢150×150×7×10。