管道的荷载计算方法.docx

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管道的荷载计算方法

管道荷载计算方法

（1）此设计规定应按照以下说明：

管道设计工作应按照规定执行。

（2）此规定指出工程设计专业必须为管道设计的需要来执行。

在规定基础上管道设计者可以作适当的修改。

2.荷载和外力的设计

2.1通则

当设计下列结构时，应考虑荷载。

各种荷载的联合作用在计算中的应用见2.14条。

2.2结构本体

应计算结构本体和防火材料的重量。

2.3动设备

对于泵、压缩机、马达等设备重量，要尽可能快地从制造商处获取相关数据，其中应包括控制、辅助设备、配管等重量。

在对设备直接设在支架上的情况进行计算时，应尽可能快地提交相关动力影响因素。

2.4起重机荷载

起重机的荷重应根据制造商的数据来确定。

2.5容器、塔等

除容器和塔外，还包括过滤器、沉降槽、换热器、冷凝器及其配管。

根据该类设备各种荷载的综合情况，在计算中应包括以下重量/荷载。

（1）空重

这是容器、塔等的静止重量，包括衬里材料、保温、防火、阀门等，应根据制造商提供的数据推导出来。

（2）操作重

操作重是容器、塔等的空重，几在该单元操作过程中最大容量的重量之和。

（3）水压实验荷载

台容器

在现场需要对设备进行水压实验时，设计支架结构时应考虑该设备完全充满水的重量。

当一个支撑支一台以上的容器时，该支撑应根据以下基础进行设计：

在同一时刻，-

进行水压实验，而其他容器为空设备或仍处于操作状态中。

2.6活动荷载

（1）活动荷载应根据以下平台或通道的用途分为几个等级

（a）A级

主要用作人行通道，除了人可搬动的物品外，没有其他东西。

例如台阶、楼梯平台、管架上人行道、仪表监测平台及阀门操作平台。

（b）B级

用于较轻的阀门、换热器、法兰、类似部件的检修工作，放置拆卸这些部件的工具，若在梁或桁架上放置重物须加小心。

（c）C级

承受特殊荷载。

要根据特殊需要进行设计。

（2）活动荷载见表1

表1生活荷载

等级

活动荷载-

等级A

200Kg/m2

等级B

400Kg/m2

等级C

根据实际情况确定

2.7风荷载

风荷载应根据UBC确定，假设以下几点：

风驻点压力

q=140kg/m2（在10米高度）

方向“c”

重要系数1=1

风力可从各个方向作用于构筑物，应考虑其最不利的情况（最大逆风向）。

对于宽度在

4米或以下的架空管架，应计算作用在最大的三根管子上的风荷载。

对于宽度大于4米的架

空管架，应计算作用在最大的四根管子上的风荷载。

2.8管束拉力

当换热气壳体的污垢系数等于或大于0.0008m2.hr.C/kcal时，换热气制作应按100%推

力计算。

当污垢系数小于0.0008m2.hr.C/kcal时，支座按推理的50%计算，即管束重量。

当支架支撑两台以上换热器时，该支架仅需按以下基础进行设计；一台换热器的管束处于将关键拨出的临界状态，而其他换热器是空的或处于操作状态.

2.9冲击荷载

冲击荷载应根据钢结构AISC标准确定.

2.10热应力

（1）当热膨胀导致设备与支座之间的磨擦时，摩擦力为支座上的操作荷载与下列使用的摩擦

系数的乘积。

表面摩擦系数

钢与钢0.3

钢与混凝土0.4

（2）在设计管道指甲的梁时，应考虑刚直管架上的管道膨胀或收缩产生的水平摩擦力。

摩擦

力按下式确定：

F=0.3KW

（0.4）

式中，F:

水平摩擦力

W:

管重包括介质和保温材料

K:

简化系数

K=1.0;当一根梁支撑三根或三根以上管子时,

K

0.5

0.67

当一根梁支撑两根或两根以下管子时,系数K根据下表确定：

热管重量/总管重

av0.5

0.5Wa<0.7

0.7va1.0

2.11安装及检修时荷载

对于构筑物的每一部分，都应考虑安装和检修时的各种可能荷载情况，并应注意最苛刻

条件下的情况。

2.12雪荷载

无

2.13地震荷载

2.14联合荷载

⑴构筑物及构筑物的每一部分，还有它们的指点和固定点，应为联合荷载的设计。

联合荷载见表2，表中使用以下组成构筑物本体重。

a-构筑物本体重

b-设备重

c-起重机荷载

d-容器塔罐等空重

e-容器塔罐等操作重

f-容器塔罐等水压实验荷载

g-动荷载

h-风荷载

i-管束推力

j-冲击荷载

k-热应力

I-安装几检修时荷载

m-雪荷载

n-地震荷载

表2联合荷载A到E

联合何载

操作

试验

安装或检修

地震

无风

有风

A

B

C

D

E

a

X

X

X

X

X

b

X

X

X

X

X

c

X

X

X

X

X（注释1）

d

X

e

X

X

X

f

X

g

X

X

X

X

X（注释2）

h

X

X（注释3）

X（注释3）

X（注释4）

i

X

j

X

X

X

k

X

X

X

l

X

m

X

X

X

X

X

n

X

注释1:

只计起重机本体重量

50%

50%

25%，只针对火炬烟囱几其支架的设计

1.范围

2.荷载类型和组合

2.1荷载类型

22条件

2.3荷载组合

3.荷载计算方法

3.1管子荷载

3.2由热胀或热缩引起的反作用力

3.3摩擦力

1.范围

本标准中包括的荷载数据的计算方法用于民用建筑、设备、工业炉平台的设计。

2.荷载类型及组合

2.1荷载类型

荷载数据应包含以下荷载：

（1）管道荷载（自重及工作荷载）管道重量，保温材料，介质等

（2）热胀或热缩引起的反作用力

反作用力是由管子的热胀或热缩以及约束的位移引起的。

（3）摩擦力

摩擦力是由管架上的管子的位移引起的。

（4）地震荷载

（a）由地震加速引起的荷载

（b）由管道约束点的与地震相关的位移引起的反作用力（反作用力的计算方法与热应力的

计算方法类似）

（5）风荷载

（6）雪荷载

（7）冲击力

由安全阀气流或水锤的冲击引起的荷载。

（8）膨胀节的冲击及反弹作用。

2.2条件

荷载的计算应经过下述条件的研究。

当荷载已达到正常操作时的最大值，或在其他操作

情况下荷载的变化可以忽略不计，计算可仅以正常操作情况为基准。

（1）充水重，由于内压产生的膨胀节的冲击力。

（2）正常操作条件。

正常操作条件不同于以下第（3）条中所述情形。

（3）特殊操作情况

（A）开车情况（从开车到正常操作的过度情况）。

管子从管架上松开，有设备或管道等内部温度的临时变化引起的热应力。

（B）停车情况（从正常操作到停车的过度情况）。

应考虑到与紧急停车相关的问题（压降等），开车时的情况也应考虑。

（C）除焦，再生操作，蒸汽转化等。

2.3荷载组合

下表是在各自条件下同时起作用的荷载组合。

如表1所示

\条件

符号V

荷载

水压/气压试验

正常操作

特殊操作

T

N

U

管子重

P

Wq

O**

O

O

3.1.3

（1）（b）

（v）

热胀或热缩的反作用力

T

O

O

3.2.2

摩擦力

F

O

地震荷载

EpEw

O*

风荷载

WpWw

O*

雪荷载

SpSw

Sq

O

O

冲击力

H

O*

O

膨胀节中的冲击力或反弹力

J

O

O

O

注

（1）以下是上表中符号意义

P:

集中荷载

W:

均匀荷载

Q：

单位荷载（单位面积重量）

（3）假设地震荷载，风荷载及冲击荷载没有同产生影响•

（4）在水压实试验中无需标注管架，梁，结构等的垂直荷载•在其他情况下，当官衔数量叫少室，

应单独表出每跟官衔的垂直荷载。

3.荷载计算方法

3.1管道荷载

3.1.1单位长度管重

重量是以下各点的总和

（1）管道

（2）标准管子的单位荷载按照JGS220-311-3-01E中“管子重量和性质表（ANSI）”。

标准

保温材料的单位荷载按照JGS-220-311-3-03E。

（3）介质

气体，蒸汽或空气不包括在单位荷载中。

典型遗体的比重见表A

（1）。

（4）管子永久荷载的其他辅助组成。

伴热，衬里材料等。

注；阀门，法兰等应作为集中荷载。

3.1.2结构及荷载的标注

结构上受的荷载的标注方法应为表2中琐事的集中荷载，均匀荷载，单位荷载中的一种。

表2结构及荷载的标准

7'^荷载标注

结构

集中荷载

均匀何载

单位何载

管架主梁

3.1.3

（1）（a）

O

管架中间梁

3.1.3

（1）（a）

O

纵梁

「3.1.3

（1）（a）

O

桁梁

3.1.3

（1）（a）

O

支架

\o

O*

平台

O

O*

地沟

\o

O*

注：

在条件中，若支撑大量小尺寸管线荷载，可作为均匀荷载标注。

3.1.3荷载计算方法

（1）集中荷载

（a）表3中荷载收据信息表明集中荷载的范围。

表3集中荷载范围

适用范围

适当集中荷载

管架桁梁

1.下列管子的垂直荷载

（1）介质为液体，公称直径为18"或以上的管线。

（2）介质为气体，公称直径为30"或以上的管子。

（3）辅助设备（阀等）的重量为1.0t或以上。

2.作用在固定点及导向点的热应力（包括膨胀节的推力和弹力）。

3.作用于固定点及导向点的地震荷载。

4.冲击立引起的荷载（水锤，安全阀推力等）。

支撑

管子垂直荷载（包括辅助设备）

平台

地沟

（b）集中荷载计算方法

按以下方法计算集中荷载

（I）水平关的集中荷载按以下方法计算:

例1水平管线集中荷载计算方法：

i,=

n?

—

ABC

“B”点集中荷载=l1.W/2+l2.W/2

（1）

式中

w:

单位长度管重

（ii）垂直官衔的集中荷载

垂直官衔上指点的集中荷载等仪垂直部分全部荷载于水平部分1/2荷载之和.

作用于”E”点的集中荷载E=I3.W/2+I4.w+I5.W/2

（2）

若没有规定”E”点,垂直部的荷载应分布在指点”F”和”D”,见下段（iii）

（iii）有阀门等集中荷载引起的作用于指点的荷载，应以按比例分配的方法进行计算

图3阀门等集中荷载按比例分配方法

一31

W一一

1q

x-.h.

.上

尸

P1?

2

阀门在'”点的集中荷载”B”11.P1/I1+I4P2/L2（3）

（iv）可以应用计算机计算集中荷载

（v）由于管子上抬导致集中荷载不平衡，应再检查热应力计算结果。

（2）军部荷载的计算

（a）指甲上均匀荷载的计算

计算见例4

图4支架上均部荷载的计算方法

L<1.2S

均部荷载“w”

=W/S

（4）

（W应不小于

100kg/m）

L>1.2S

均部荷载“w”

=Wx1.2/L

（5）

（W应不小于

100kg/m）

式中，

W:

阴影部分管子总荷载

S:

官衔总宽

L:

指甲宽度

（b）计算方法见例5

图5脊梁方向的梁上均部荷载的计算方法

■

—

1

1

I

F

1

F

r>

*

Vt

r

i

d—

3

P

Lni

I

j

:

!

~li

I

■«'

I

•弓

LI

1

<■:

1/2L,

1

1■

i

r

1

I隊

・*

1

L-’

■

1一…

t

—

1

A

3.0m或后面指甲跨度的1/2，无论哪一个，选其中大的尺寸。

L<1.2S

均部荷载“w”=W/L（6）

（W应不小于200kg/m）

L>1.2S

均部荷载“w”=WX1.2/L（7）

（W应不小于200kg/m）

式中

W:

阴影部分管子总荷载

S:

管束总宽度

L:

梁木方向跨度

（3）•单位荷载的计算

单位荷载应为单位面积的平均荷载，并应表出表4所示的荷载登记符号。

例如，计算出单位

荷载为0.115t/m2

表4荷载等级（单位：

t/m2）

荷载等级

a

b

c

d

e

f

g

h

i

单位荷载

0.050

0.075

0.100

0.125

0.150

0.175

0.200

0.225

0.250

计算单

0.059「

0.06

：

0.085

0.110

0.135

0.160

0.185

0.210

0.235

位何载

0.084

0.109

0.134

0.159

0.184

0.209

0.234

0.259

（a）主梁上单位荷载计算方法

计算方法见例6

图6单位荷载计算方法

--■-.一r.

11■・...r—J

F

J

-I.

F

i

b

»

（

LITI

J

!

1■

■<

T

1

1

■■'T

i

T*

1■"・・

:

Snif

*―——■―-——1—=

r1

...J

■—

1

r

1

*

1

'一

L<1.2S

单位荷载“q”=W/L（8）

L>1.2S

单位荷载“q”=WX1.2/L（7）

式中

W:

阴影部分管子总荷载

S:

管束总宽度

L:

管架宽

（b）中间梁所支官衔的最大尺寸见表5

主梁间距

中间梁所支撑管线的最大尺寸

10.0>l>8

8

8.0>l>6

4

6.0>l

3

（假定中间梁位于主梁的中间）

中间梁单位荷载的计算方法见例7

图7中间梁单位荷载计算方法

L<1.2S

中间梁单位荷载“

q”=W/L

（10）

L>1.2S

中间梁单位荷载“

q”=WX1.2/L

（11）

式中

W:

阴影部分的中间梁单位长度上管子总荷载

S:

管束总宽度

L:

管架宽

（c）当管子被中间梁支撑时，应计算主梁和中间各自的单位荷载，并将其标注在荷载数据信息中。

主梁及中间梁支撑管道荷载的范围见例8

主梁上管道荷载范围

主梁上的荷载应由民用建筑工程师利用以下方程式计算

主梁上管子荷载

=〔主梁单位荷载X（AXL）〕一〔中间梁单位荷载X（1/2AXL）（12）