暖通丨工程丨大型管道支吊架計算選型及安裝施工

2020-05-05 09:21:25

1重點、難點分析

難點：

1、管道系統(tǒng)復(fù)雜，支架形式多樣，選型難以把握，支架易變形產(chǎn)生隱患；

措施：

1、采用優(yōu)質(zhì)鋼材制作；

2、進行滿載荷計算，對支架進行受力分析；

3、選取經(jīng)濟可靠的支架；

難點：

2、管道管徑大，受力集中；支架數(shù)量龐大，安全隱患點多；

措施：

1、對焊工進行技術(shù)交底，選用技術(shù)過硬焊工進行專職制作；確保焊接質(zhì)量和效率；

2、對焊縫進行防腐處理，必要時進行探傷檢查；

2支吊架的選型

1、計算管道重量

按設(shè)計管道支吊架間距內(nèi)的管道自重、滿管水重、保溫層重及10%的附加重量（管道連接件等）計算；

2、設(shè)計載荷

垂直荷載：考慮制造、安裝等因素，采用支吊架間距的標(biāo)準(zhǔn)荷載乘以1.35的荷載分項系數(shù)；

水平荷載：水平荷載按垂直荷載的0.3倍計算；

不考慮風(fēng)荷載。

3、橫擔(dān)抗彎強度計算

橫擔(dān)存在水平推力時抗彎強度按下式計算

橫擔(dān)不存在水平推力時抗彎強度按下式計算

式中：

rx、ry ? ?截面塑性發(fā)展系數(shù)

1)承受靜力荷載或間接承受動力荷載時， rx = ry =1.05。

2)直接承受動力荷載時， rx = ry =1。

Mx、My? ?所驗算截面繞x軸和繞y軸的彎矩(N·mm )

Wx、Wy ? ?所驗算截面對x軸和對y軸的凈截面抵抗矩(mm3 )

f? ?鋼材的抗彎、抗拉強度設(shè)計值(N/mm2)

4、實例分析

現(xiàn)以兩根DN400的無縫鋼管一起做支架進行舉例說明：

（1）支架具體數(shù)據(jù)如上圖所示，支架間距設(shè)置為4.8m一個；

（2）計算管道重量：

查閱五金手冊并計算可得下表：

管徑（mm）

壁厚（m）

外徑（m）

內(nèi)徑（m）

每M管重（Kg）

每M水重（Kg）

每M保溫重量（Kg）

每M滿水重（Kg）

400

0.009

0.426

0.408

92.554

130.740

3.741

227.035

（3）計算時，以10Kg為基數(shù)，即不滿10Kg的按照10Kg計算。

支架間距為4.8m，即每個支架相當(dāng)于要承受4.8m管道的重量

4.8mDN400無縫鋼管重量：

M=4.8*每m滿水重=4.8*230=1104kg

故受力F=M*g=11040N

（4）載荷計算

根據(jù)支架方案，建立模型，分析受力情況，找出最不利點；

此處，先假設(shè)采用12.6#槽鋼，查閱五金手冊，其單位重量為12.4kg/m

故 其均布荷載為0.124N/mm；

槽鋼橫擔(dān)的受力為兩個集中應(yīng)力和一個均布荷載的疊加。

集中應(yīng)力受力分析圖：

均布載荷受力分析圖：

兩者疊加后彎矩圖：

由圖可知，其最不利點得位置，為了方便計算選取1/2處為最不利點，由此可根據(jù)公式得出支架標(biāo)準(zhǔn)載荷Mk=88495 N·mm

因為標(biāo)準(zhǔn)荷載Mk=884951N*mm，所以垂直荷載Mx=1.35Mk

水平荷載按照垂直荷載的0.3倍計算，即水平荷載My=0.3Mx

由右表可知，

Wx=0.0621mm3

Wy=0.0102mm3

為加大保險系數(shù)，此處當(dāng)所用材料為剛性材料，無塑性。截面塑性發(fā)展系數(shù)都取1。即Rx=Ry=1

來源：中建三局、百度文庫版權(quán)歸原作者所有

鋼材的抗拉強度設(shè)計值采用鋼材Q235的數(shù)據(jù)，為215N/mm2，即f=215 N/mm2；

將數(shù)據(jù)代入橫擔(dān)抗彎強度公式

即可知所驗算材料型號是否符合受力要求。各種型號型鋼計算結(jié)果如下表：

槽鋼型號

Mk

Mx（N*mm）

My（N*mm）

Wx（mm3）

Wy（mm3）

結(jié)果（N/mm2）

鋼材抗拉強度設(shè)計值（N/mm2）

12.6

749778

1012200

303660

62100

10200

81.30021

215

10

748087

1009917

302975

39700

7800

113.4383

215

8

746679

1008017

302405

25300

5790

162.47894

215

6.3

745693

1006686

302006

16100

4500

228.77545

215

3螺栓及吊具選型

1、膨脹螺栓受力計算

膨脹螺栓設(shè)計參數(shù)如右表：

YG3型膨脹螺栓

拉力值KN

剪力值KN

M12

12.97

8.93

M16

24.5

16.86

DN400無縫鋼管重量表：

管徑（mm）

壁厚（m）

外徑（m）

內(nèi)徑（m）

每M管重（Kg）

每M水重（Kg）

每M保溫重量（Kg）

每M滿水重（Kg）

400

0.009

0.426

0.408

92.554

130.740

3.741

227.035

每個支架相當(dāng)于承受兩根4.8m DN400無縫鋼管

總重量為M=230*4.8*2=2208Kg

故F=Mg=22080N=22KN

假設(shè)使用M12膨脹螺栓，共計12個，則，能承受的剪力值為107.16KN

為管道重量的5倍。

此處，每個支架使用M12的膨脹螺栓12個，完全能夠承受此種支架方案的受力。

2、葫蘆噸位確定：

一次性吊裝2根DN400管道，每根管道長24米。DN400管道重量為92.5KG/M。故管道總重量為M=2*24*92.5=4440KG。

每根支架總長度為3米，與管道一次性固定3根支架。12.6#槽鋼重量為12.4KG/M。

故支架總重量為M=3*3*12.4=111.6KG

支架與管道總重量為M=4440KG+111.6KG=4551.6KG

吊裝過程采用4個葫蘆同時均勻受力，此處每個葫蘆承受的重量為4551.6/4=1137.9KG

葫蘆采用3噸位的能夠滿足；

4成品支架展示

支架大樣圖及完成照片展示：

5施工保障措施

1、質(zhì)量保障措施

(1)、所以進場材料全部進行驗收，從材料源頭開始控制質(zhì)量，杜絕使用不合格產(chǎn)品。

(2)、所有焊工實名制管理，確保每道焊縫合格，對于焊縫全數(shù)檢查。

(3)、支架所有焊縫采用專職焊工焊接，對于焊縫進行防腐處理。

2、成品保護措施

所有材料堆放于干燥、干凈的場地，防止腐蝕。

3、安全保障措施

(1)、現(xiàn)場必須正確佩戴安全帽，高空作業(yè)必須正確佩帶安全帶，腳手架、施工吊架搭設(shè)驗收合格，嚴(yán)禁酒后進入施工現(xiàn)場作業(yè)，施工負(fù)責(zé)人對施工人員做好相關(guān)應(yīng)急工作。

(2)、管道吊裝所用繩索、葫蘆及其他工具，在使用前一定檢查合格，存在安全隱患的禁止使用。

(3)、在梁上部臨時設(shè)置的吊裝點一定要焊接牢固，吊裝前要有專人檢查，才能使用。

(4)、吊裝管道時要有足夠的人手，不能盲目施工，現(xiàn)場要有專人負(fù)責(zé)指揮，起吊速度不宜過快，確保吊裝安全順利進行。

(5)、特殊工種必須有操作證件，當(dāng)現(xiàn)場進行電氣焊作業(yè)時，操作人員必須對現(xiàn)場周圍進行檢查是否存在易燃易爆物品，如果存在不安全因素，應(yīng)采取相應(yīng)的保護措施，移動可燃物品隔離，設(shè)專業(yè)人員攜帶干粉滅火器監(jiān)護。

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