管架重量、強度計算書

上海環(huán)球金融中心新建工程

預(yù)制立管管架計算書目錄TOC\o"1-5"\h\z荷載計算2\o"CurrentDocument"1運行階段的配管荷載（P2）2\o"CurrentDocument"1）在每層均設(shè)固定支架2\o"CurrentDocument"2）只在下部設(shè)固定支架2\o"CurrentDocument"3）設(shè)多個固定支架（未設(shè)波紋型補償器）2\o"CurrentDocument"4）設(shè)多個固定支架（設(shè)波紋型補償器）2\o"CurrentDocument"2施工階段的配管承載荷載（P1）2\o"CurrentDocument"1）各節(jié)的最上層2\o"CurrentDocument"2）其它層2\o"CurrentDocument"3進行管架型鋼強度計算時的承載荷載3管架的強度計算31設(shè)計依據(jù)31）材料的允許應(yīng)力3\o"CurrentDocument"2）強度校核3\o"CurrentDocument"3）管架強度校核的步驟3\o"CurrentDocument"2套管翼板的強度41）荷載4\o"CurrentDocument"2）鋼材的選擇5\o"CurrentDocument"3）套管翼板的必要截面系數(shù)（Z2）54）計算結(jié)果（參計算表）53管架框架型鋼的彎曲強度校核51）承載荷載5\o"CurrentDocument"2）由配管造成的彎矩（Mp31）6\o"CurrentDocument"3）由混凝土板荷載形成的彎曲力矩（Ms3）8\o"CurrentDocument"4）鋼材的設(shè)計截面系數(shù)（Z1）9\o"CurrentDocument"5）承載荷載的鋼材數(shù)量（N）9\o"CurrentDocument"6）鋼材的撓度驗證（T）94管架支撐型鋼的強度101）承載荷載10\o"CurrentDocument"2）鋼材的必要截面系數(shù)（Z3）10\o"CurrentDocument"3）螺栓的必要截面積（A4）115管架支撐型鋼懸臂的強度111）承載荷載11\o"CurrentDocument"2）鋼材的必要截面系數(shù)（Z3）11\o"CurrentDocument"3）懸臂的焊接強度13計算結(jié)果13一.荷載計算1運行階段的配管荷載（P2）配管荷載主要為配管自重及其管內(nèi)介質(zhì)重量，運行階段只有固定支架承受荷載，在計算荷載時應(yīng)根據(jù)固定支架的設(shè)置位置以及補償器的設(shè)置情況而進行計算。1）在每層均設(shè)固定支架各層的固定支架僅分擔(dān)相當(dāng)于各層層高的配管荷載。2）只在下部設(shè)固定支架在下部固定支架承載全部荷載。（管道重量+介質(zhì)重量）3）設(shè)多個固定支架（未設(shè)波紋型補償器）多個固定支架上均勻地承載全部荷載。4）設(shè)多個固定支架（設(shè)波紋型補償器）Q最下部固定支架上承載的荷載正上方補償器以下的管道重量+全部介質(zhì)重量+正上方補償器的反力（朝下）Q最上部固定支架上承載的荷載正下方補償器以上的配管重量+正下方補償器的反力（朝上）Q存在多個補償器時的中間固定支架正下方補償器到正上方補償器之間的管道重量+正下方補償器的反力（朝上）+正上方補償器的反力（朝下）2施工階段的配管承載荷載（P1）進行預(yù)制組合立管施工階段的各層管架所承載的荷載按照如下方法進行計算。1）各節(jié)的最上層承載本節(jié)立管的全部荷載（立管重量）。2）其它層承載相當(dāng)于各層高度的配管重量（立管重量）。3進行管架型鋼強度計算時的承載荷載管架強度驗算應(yīng)考慮的荷載=P1、P2中絕對值較大的荷載+管架所分擔(dān)的混凝土樓板荷載二?管架的強度計算采用許用應(yīng)力對預(yù)制組合立管的管架進行強度驗算，具體方法如下所示。1設(shè)計依據(jù)1）材料的允許應(yīng)力（單位：kg/cm2）材料長期短期抗縮抗拉抗剪抗彎鋼材160016009001600長期*1.5鋼制螺栓1200900工廠焊接對接144014408301440上述除外830830830830現(xiàn)場焊接對接1000■5801000上述除外5805805805802）強度校核材料最大工作應(yīng)力必須滿足下列條件：°疽9]。材料最大工作應(yīng)力max[°]材料的許用應(yīng)力3）管架強度校核的步驟

Q套管翼板的強度校核（彎曲強度）。同時利用此計算結(jié)果（截面系數(shù)）也可以選定固定支架各配管上焊接的牛腿尺寸。Q管架框架型鋼的彎曲強度（包括撓度）Q管架支撐型鋼的強度（彎曲強度、螺栓的剪切強度）Q管架支撐型鋼懸臂的強度（彎曲強度、焊接強度）2套管翼板的強度在進行套管翼板的選擇時，依據(jù)管架設(shè)計圖中的最大管徑選擇套管翼板鋼材尺寸。1）荷載套管翼板主要承受下列荷載；p21:選擇運行階段和施工階段的管重大的一方p22:在套管加固材料上承載的套管重量P22=（套管的單位重量）*高度（250mm）

2）鋼材的選擇計算簡圖M彎矩圖圖1套管翼板受力示意圖2）鋼材的選擇計算簡圖M彎矩圖如上圖，配管和套管的荷載均考慮集中在中心點。最大彎矩發(fā)生在集中力的作用截面。則套管翼板上所承載的最大彎矩為：M=P*L21/4l2「管架的短邊長度即M=（p2i+P22）*L21/4截面應(yīng)力：O=M/Z3）套管翼板的必要截面系數(shù)（Z2）由上述彎矩以及材料的許用應(yīng)力可求得套管翼板的必要截面系數(shù)?！居嬎愎健縕2=M/O=M/16004）計算結(jié)果（參計算表）3管架框架型鋼的彎曲強度校核1）承載荷載管架上承載如下的荷載。p32=運行階段的配管承載荷載p31=施工階段的配管承載荷載Pp=P32或者P31中比較大的一方Ps=混凝土板荷載=A*H*O

人：混凝土板承載面積；日：混凝土板厚度；b：混凝土板的單位重量2400kg/m32）由配管造成的彎矩（Mp31）將管架梁簡化為沿長邊方向的簡支梁，對各配管在相應(yīng)的配管固定點處產(chǎn)生的彎矩進行迭加，選擇彎矩的最大值。Q當(dāng)0WxWL時31計算簡圖彎矩圖計算簡圖彎矩圖圖2當(dāng)0WxWL3i時在L31的受力示意圖Mp=PpnXL32Xx/Ln：配管排列順序x：該管以外的配管間隔L：樓面板長邊方向的長度L3i:該管的間隔L32：L—L31L：管架梁長邊的長度Q當(dāng)L3iWxWL時計算簡圖彎矩圖圖3當(dāng)、WxWL時在L31的受力示意圖Mp=PpnXL31X(L-x)/LQ當(dāng)x=L時Q當(dāng)x=L時31計算簡圖彎矩圖圖4當(dāng)x=L3i時在L31的受力示意圖M=PXLXL/L

pxpn3132Q選擇彎矩的最大值Mp3i=Max(EMpiEM/P1、P2、P3???P9:各配管的荷載（Pp）；L：管架長邊方向的長度計算表如下■■配管荷載■各■■■■■■X1X2X3X4P1(L-X1

)X1/LP2(L-X2)X1/LP3(L-X3

)X1/LP4(L-X4P5(L-X5)X1/LP6(L-X6)X1/LP7(L-X7)X1/LI—)X1/LI9(L-X9)X1/LI1(L-X2)X1/LI2(L-X2)X2/LI3(L-X3)X2/LI4(L-X4I5(L-X5)X2/LI6(L-X6)X2/LI7(L-X7)X2/Lnmn)X2/LI9(L-X9

)X2/L)X1/LI2(L-X3)X2/LI3(L-X3)X3/LI4(L-X4I5(L-X5—1)X1/LI2(L-X4)X2/LM—)X3/LI4(L-X4I1(L-X6)X1/L)X1/L)X1/LI2(L-X5I2(L-X6I2(L-X7X8■■■)X1/LI2(L-X8)X3/LI4(L-X5)X2/Lnum)X2/LHH)X2/LI3H-X8)X3/L)X3/L)X3/L)X3/L)X3/LI7(L-X7)X3/L)X3/LI9(L-X9)X3/LI5(L-X5)X4/LI6(L-X6)X4/LI7(L-X7)X4/Lnnm)X4/LI9(L-X9

)X4/LI5(L-X5)X5/LI6(L-X6)X5/LI7(L-X7)X5/LMH)X5/LI9(L-X9)X5/LI4(L-X6I5(L-X6)X5/LI6(L-X6)X6/LX1X2X3X4P1(L-X1

)X1/LP2(L-X2)X1/LP3(L-X3

)X1/LP4(L-X4P5(L-X5)X1/LP6(L-X6)X1/LP7(L-X7)X1/LI—)X1/LI9(L-X9)X1/LI1(L-X2)X1/LI2(L-X2)X2/LI3(L-X3)X2/LI4(L-X4I5(L-X5)X2/LI6(L-X6)X2/LI7(L-X7)X2/Lnmn)X2/LI9(L-X9

)X2/L)X1/LI2(L-X3)X2/LI3(L-X3)X3/LI4(L-X4I5(L-X5—1)X1/LI2(L-X4)X2/LM—)X3/LI4(L-X4I1(L-X6)X1/L)X1/L)X1/LI2(L-X5I2(L-X6I2(L-X7X8■■■)X1/LI2(L-X8)X3/LI4(L-X5)X2/Lnum)X2/LHH)X2/LI3H-X8)X3/L)X3/L)X3/L)X3/L)X3/LI7(L-X7)X3/L)X3/LI9(L-X9)X3/LI5(L-X5)X4/LI6(L-X6)X4/LI7(L-X7)X4/Lnnm)X4/LI9(L-X9

)X4/LI5(L-X5)X5/LI6(L-X6)X5/LI7(L-X7)X5/LMH)X5/LI9(L-X9)X5/LI4(L-X6I5(L-X6)X5/LI6(L-X6)X6/LI7(L-X7)X6/LnumI9(L-X9)X6/LEMp1EMp2EMp3HMHEMp5EMp6I4(L-X7I5(L-X7)X5/LHHXI)X6/LI7(L-X7)X7/L)X7/LI9(L-X9)X7/L■MHI4(L-X8I5(L-X8)X5/LI——)X6/LI7(L-X8)X7/L■■■Ix8HI9(L-X9)X8/L■MH)X9/LI2(L-X9)X2/Lmu)X3/LL-X9I5(L-X9)X5/L■XII7(L-X9)X7/LMHI9(L-X9)X9/L【計算公式】Mp31=Max（■Mp1■Mp9）3）由混凝土板荷載形成的彎曲力矩（Ms3）同樣將管架梁簡化為沿長邊方向的簡支梁，將樓板荷載簡化為均布荷載計算管架梁所受的最大彎矩。

計算簡圖計算簡圖彎矩圖Ms^圖6混凝土受力計算圖【計算公式】Ms3=q*L2/8=Ps3*L/84）鋼材的設(shè)計截面系數(shù)（Z1）通過上述的彎曲力矩和許用應(yīng)力可求得管架梁的設(shè)計截面系數(shù)?！居嬎愎健縕1=（Mp31+Ms3）/（N*。0）N：承載荷載的鋼材數(shù)量（通常N=2）；o0：允許應(yīng)力。5）承載荷載的鋼材數(shù)量（N）管架梁數(shù)量N的按照下列規(guī)定取值。（1）單列配管因為外框鋼材均等地承載荷載，因此N=2。（2）雙列配管因為列間的管架加固材料承載1/2的配管荷載，因此N=2。（3）短邊方向的考慮對于受到長邊材料（a）的反力的短邊材料（b）,當(dāng)2b>a時，需要進行強度的考慮。在本工程未出現(xiàn)此類情況。6）鋼材的撓度驗證（T）對于樓面板框架鋼材，在進行強度判定的同時也要進行撓度的驗證。管道荷載分布見圖5。計算各配管荷載在L/2處的撓度，計算公式如下：

Tpn=Ppn*Xpn*(3*L-4*Xpn2)/[N*48*E*1]S撓度1Tpn：各配管荷載在L/2處產(chǎn)生白Xpn:各配管到支座的間隔為Lpn，當(dāng)LpnVL/2時Xpn=Lpn,Lpn>L/2時Xpn=（L-Lpn）n：配管排列順序（見示意圖）L：管架長邊方向的長度E：鋼材的彈性模量（2.1*106JgHm2）性矩鋼材數(shù)量同樣考慮作為管架框架鋼材長邊方向的單純支撐梁，計算混凝土板的等分布荷載而形成的撓度。Ts=[5*Ps*L3]/[N*384*E*I]混凝土板荷載產(chǎn)生的撓度判定標(biāo)準(zhǔn)如下所示：【判定】L/[ETpn+Ts]^300ZTpn：因配管荷載產(chǎn)生的撓度合計4管架支撐型鋼的強度1）承載荷載在可動鋼結(jié)構(gòu)上承載如下荷載。p31=運行階段的配管承載荷載？32=施工階段的配管承載荷載Pp=P31或者p32中比較大的一方Ps3=混凝土板荷載=A*H*aA：混凝土板承載面積；H：混凝土板厚度；a:混凝土板的單位重量2）鋼材的必要截面系數(shù)（Z3）由上述彎矩以及材料的許用應(yīng)力可求得活動鋼梁的設(shè)計截面系數(shù)。將管架梁簡化為沿長邊方向的簡支梁，按照均布荷載產(chǎn)生的彎矩校驗活動鋼梁的強度。【計算公式】Z3=[Mp41+Ms3]/[N*。0]Mp41=EPp*L3/8Ms3=Ps3*L3/8Mp41:由配管產(chǎn)生的彎曲力矩；Ms3：由混凝土板產(chǎn)生的彎曲力矩；a0：允許應(yīng)力度；N：承載荷載的鋼材數(shù)量（通常為N=2）;ZPp：配管承載荷載的合計值L3：可動鋼結(jié)構(gòu)長度在進行強度判定的同時也要進行撓度的驗證。驗證方式同管架型鋼的撓度校正。3）螺栓的必要截面積（A4）對螺栓的受力計算，在工程上只考慮剪切變形。支撐型鋼的安裝螺栓與鋼材承載相同的荷載，通過剪斷允許應(yīng)力求得必要的截面積?！居嬎愎健緼4=[EPp+Ps3]/[Nb*a0]ZPp：配管承載荷載的合計值；a0：允許應(yīng)力度；Nb：承載荷載的螺栓根數(shù)