管道吊架计算书 - 图文

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管 道 支 架 设 计 计 算 书

Simfix上海奇佩五金有限公司1

设计说明

1 设计依据：

1.1《管道支吊架》第1部分：技术规范 GB/T 17116.1-1997 1.2《管道支吊架》第2部分：管道连接部件 GB/T 17116.2-1997 1.3《管道支吊架》第3部分：中间及建筑结构连接件GB/T 17116.3-1997 1.4《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002 1.5《室内管道支架及吊架》 03S402 1.6《建筑结构荷载规范》 GB50009-2001 1.7《钢结构设计规范》 GB50017-2003 1.8《钢结构工程施工及验收规范》 GB50205-2001 2 技术条件 2.1管道重量计算

按设计管道支吊架间距内的管道自重、满管水重、保温层重及以上三项之和10%的附加重量（管道连接件等）计算，保温材料容重按岩棉100kg/m3计算。 2.2 设计荷载

垂直荷载：考虑制造、安装等因素，采用支吊架间距的标准荷载乘以1.35的荷载分项系数。

水平荷载：管道支吊架的水平荷载按垂直荷载的0.3倍计算。 地震荷载:按地震设防力度≤8度计算地震作用。不考虑风荷载。 垂直荷载和地震荷载可组合为：1.35G+0.2G*1.4=1.63G。水平荷 载为0.3*1.63G=0.49G。

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2.3 横梁抗弯强度计算 横梁抗弯强度按下式计算

1.5Mx1.5My??0.85f rxWxryWy 式中：rx、ry?截面塑性发展系数

1)承受静力荷载或间接承受动力荷载时，rx=ry=1.05。 2)直接承受动力荷载时，rx=ry=1。 本计算书采用rx=ry=1.05

Mx、My?所验算截面绕x轴和绕y轴的弯矩(N?mm) Wx、Wy?所验算截面对x轴和对y轴的净截面模量(mm3) f?钢材的抗弯、抗拉强度设计值(N/mm2)

由于采用型材材质为Q235，故本计算书取f=215N/mm2 2.4 受弯梁挠度和受拉构件长细比

受弯梁的挠度不大于L/200（L为受弯构件的跨度）。 受拉构件允许长细比不超过300 2.5 吊杆

吊杆允许拉力值采用《室内管道支吊及吊架》规定

吊杆直径(mm) 拉力允许值(N) 10 3250 12 4750 16 9000 20 14000 24 20000 30 32500

2.6 膨胀螺栓

膨胀螺栓极限荷载值采用《室内管道支吊及吊架》规定

螺栓规格 抗拉荷载(kN) 抗剪荷载(kN) M10 3.17 2.14 M12 4.83 3.14 M16 9.22 5.91 M20 15.0 9.09

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3 支吊架采用型钢技术参数 型号 C型钢宽度A(mm) C型钢高度B(mm) 壁厚 δ(mm) 重量 (kg/m) X轴距槽背e1(mm) X轴距槽口e2(mm) 惯性矩 Ix(cm) 惯性矩 Iy(cm) 截面模数wx1(cm) 截面模数wx2(cm) 截面模数wy(cm) 回转半径 ix(cm) 回转半径 iy(cm) 33344QC2220 41 25 2.0 1.84 10.93 14.07 19961.64 68264.11 1418.6 1826.55 3329.96 9.23 17.07 QC4120 41 41 2.0 2.34 18.54 22.46 67379.86 90268.97 2999.7 3634.72 4403.36 15.03 17.39 QC4125 41 41 2.5 2.87 18.41 22.59 80219.73 106046.18 3550.97 4357.63 5172.98 14.81 17.03 QC6220 41 62 2.0 3.00 28.73 33.27 188454.92 118121.13 5663.56 6560.65 5762.01 22.2 17.58 QC6225 41 62 2.5 3.69 28.56 33.44 226987.63 139932.13 6788.71 7946.65 6825.96 21.96 17.25

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型号 C型钢宽度A(mm) C型钢高度B(mm) 壁厚 δ(mm) 重量 (kg/m) 惯性矩 Ix(cm) 惯性矩 Iy(cm) 截面模数wx(cm) 截面模数wy(cm) 回转半径 ix(cm) 回转半径 iy(cm) 3344QC4420 41 50 2.0 3.68 95197.34 120434.22 3807.89 5874.84 14.25 16.03 QC8220 41 82 2.0 4.68 337788.81 164443.93 8238.75 8021.66 23.79 16.6 QC8225 41 82 2.5 5.74 405628.26 199186.11 9893.37 9716.4 23.56 16.51 QC12420 41 124 2.0 6.00 QC12425 41 124 2.5 7.39 1003016.31 1215616.64 220148.25 16177.68 10738.94 36.21 16.97 266958.01 19606.72 13022.34 35.94 16.84

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一、多水平消防管吊架（12-DN150)

吊架平面图

吊架效果图

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吊架现场安装效果图

吊架形式如上图，管道为DN150(159x4.5)支架间距为4米.

1.管道重量计算

(1)单根Φ159×4.5管道空管4米重量：

G管=4*3.14*(159*159-150*150)*7.85/4000=68.55kg (2)单根Φ159×4.5管道4米内水重量： G水=4*3.14*150*150/4000=70.65kg

(3)单根Φ159×4.5管道4米总重： G总=1.1(G管+G水)=153.12kg

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(4) 考虑到安全系数及其它因素： G总=1.63 *153.12=249.59kg 2、 吊架横梁的选取

(1)横梁所受荷载计算 横梁受力图如下：

由吊架横梁受力图可知：AB，BC,CD段横梁承受的荷载是相同，都需要承载4根159水管4米的管水总重量。由吊架形式图可知B，C点各拉吊一根M20丝杆.所以只需要计算AB，BC,CD段任意一段横梁满足荷载要求即可。以下计算，以AB段横梁受力为准。吊架横梁受力图可简化如下图：

垂直荷载：Mxmax=M1+M2=249.59*154.5+249.59*414.5

=38561.655+103455.055

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=142016.71kg.mm

水平荷载: Mymax?0.3Mxmax=0.3*142016.71=42605.013kg.mm (2)横梁选取

通过计算可知QC12420做横梁满足强度要求，计算如下：QC12420的技术参数如下：

X-X Wx mm3 16177.68 Y-Y ix mm 36.21 Ix mm4 1003016.31 Wy mm3 10738.94 Iy mm4 220148.25 iy mm 16.97

1.5Mx1.5My=1.5*142016.71/1.05*16177.68+1.5*42605.013/?WxWy1.05*10738.94=12.55+3.78=16.33kg=16.33*9.8=160.034N/mm2 0.85f=0.85*215=182.75N/mm2>160.034N/mm2=(3)横梁挠度验算 横梁受力可简化下图：

1.5Mx1.5My? WxWy

Pl3 fmax?48EIx =998.36kg*1065*1065*1065/48*200000*1003016.314=0.34mm

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L/200=1065/200=5.33mm, fxmax

3、吊架立柱及立柱底座的选取 (1)吊架立柱选取

吊架立柱可选择与QC12420配套的QC4420型钢做立柱。立柱长度 暂定为1000mm。吊架的右端为M20的丝杆做立柱，长度暂定为1000mm。 (2)吊架立柱底座选取

吊架立柱底座选择与立柱配套的QCS-D3-22,QC-D2-41如下图;

QC-D2-41

QCS-D3-22 (3)吊架立柱承载重量

RB=988.36kg/2=494.18kg

G横梁/2=6*1.065/2=3.195kg

RB+G横梁/2=494.18kg+3.195kg=497.375kg

(4)吊架立柱底座承载重量

G立柱=3.68*1=3.68kg

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RB+G横梁/2+G立柱=494.18kg+3.195kg+3.68kg= 501.055kg

(5)吊架立柱验算 QC4420的技术参数为：

X-X Wx mm3 3807.89 Y-Y ix mm 14.25 Ix mm4 95197.34 Wy mm3 5874.84 Iy mm4 120434.22 iy mm 16.03 立柱计算长度系数小于1，取系数为1，则立柱计算长度为

l0?l=1000mm

立柱长细比为:

?x?ll0=1000/14.25=70.176 ?y?0=1000/16.03=52.384

iyix

?y

吊杆允许拉力值采用《室内管道支吊及吊架》规定

吊杆直径(mm) 拉力允许值(N) 10 3250 12 4750 16 9000 20 14000 24 20000 30 32500 由以上计算可知，丝杆受力为

RB+G横梁/2=494.18kg+3.195kg=497.375kg,该值小于M20丝杆拉力允

许值。故M20的丝杆做立柱同样满足要求。

(6)吊架立柱底座验算

由于底座有4个带齿螺母锁紧副,则F相对应2个带齿螺母锁紧副，每个带齿螺母锁紧副有2个剪切位置，而每个剪切位置为双面剪

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切，那么每个F对应的底座连接孔板许用剪切力为2*2*2*4*9.5*125 =38000N=3877.551kg

M10螺栓抗剪力设计值按N?nvbv?d24fvb计算，则

Nvb=2*3.14*10*10*140/4=21980N=2242.86kg

由于底座有4个带齿螺母锁紧副，则F相对应2个带齿螺母锁紧副就是2个M10螺栓剪切，而2个M10连接螺栓许用剪切力 2*2242.86kg=4485.72kg

由于F小于底座连接孔板许用剪切力与连接螺栓许用剪切力的较小值，故QCS-D3-22底座满足要求。丝杆底座选用与M20丝杆配套的QC-D2-41,其受力和QCS-D3-41相同.丝杆底座受力：

丝杆与底座RB+G横梁/2+G立柱=494.18kg+3.195kg+3.68kg=501.055kg，

用M20的螺母连接.501.055/（75-20/2）/1=7.709kg/mm2 =75.55

N/mm2<<125N/mm2(丝杆底座螺栓孔处抗剪强度设计值，丝杆底座板

材为Q235钢)，丝杆底座孔处抗剪满足要求。

4、连接件的选取

由吊架结构可知,横担上的159x4.5的4米重量为249.59kg,横担需要承受4根159x4.5的4米管水总重量：4*249.59=988.36kg连接件的规格型号由连接件所需的带齿螺母锁紧副数量确定，每个带齿螺母锁紧副能承载250kg,考虑到其他因素,底座上采用3个带齿螺母锁紧副，故连接件型号 QC-L5,如下图：

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QC-L5

由吊架结构可知,吊架的右边是用丝杆穿过横担，用加厚垫片上下2片固定，用M2O的螺母拧紧。其受力可近似与连接件相同来计算。

RB+G横梁/2=494.18kg+3.195kg=497.375 kg，丝杆与加厚垫片用M20

的螺母连.497.375/（41-20/2）/2=8.03kg/mm2 =78.694

N/mm2<<125N/mm2(加厚垫片螺栓孔处抗剪强度设计值，加厚垫片板

材为Q235钢)，加厚垫片孔处抗剪满足要求。加厚垫片型号DWH1262， 如下图：

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DWH1262

5、吊架膨胀螺栓的选取

根据立柱底座可选择与之配套的膨胀螺栓规格为M12，每个底座需4只膨胀螺栓。

由吊架结构可知，吊架每根立柱底座相当于承载重量为

RB+G横梁/2+G立柱+G底座 =494.18+3.195+3.68+2.092= 503.147kg

那么每只膨胀螺栓承受的拉力为503.147kg/4=125.79kg

M12膨胀螺栓极限承载力根据国标03S402《室内管道支架及吊架》可知为4830N=492.86kg>125.79kg=F/4 故膨胀螺栓满足要求。

6、吊架膨胀螺栓验算

膨胀螺栓承载力设计值根据《钢结构设计手册》公式计算可得： N?at?de24fta 其中：de——锚栓在螺纹处的有效直径；

Nta——一个锚栓的抗拉承载力设计值； fta——锚栓的抗拉强度设计值

3.14*10.362 N?ft=*140=11795.53N>4830N

44ata?de2

故膨胀螺栓抗拉强度满足要求。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/wy2r.html