冷却水管支吊架方案审阅.docx

目录

1、吊架制作材料 2
2、支架结构型式 2
3、吊架安装方式 3
4、吊架的平面布置位置图 4
5、每米水管对吊架的受力计算 4
6、综合支架竖向槽钢实际受力计算 5
7、受力分析 6
8、结论 7
9、附表 8

冷却冷冻水管吊架方案
1、吊架制作材料
地下负三层冷却冷冻水主干管采用综合吊架方式进行安装，选用的材料有16#槽钢（材质20优质碳素结构钢）、12mm厚的钢板、M16X120的膨胀螺栓，焊条等
2、支架结构型式
吊架总体结构型式如下图：

管道布置及受力分析图1-1
3、吊架安装方式
根据已批准的综合管线图对吊架安装的水平位置进行放线定位，确定筋板的水平位置，再根据各吊架安装处梁的高度来确定筋板的竖向位置，进行螺栓孔定位，再用配套的钻头进行钻孔，钻孔的深度应与膨胀螺栓的长度相配，钻好孔后，装入M16X120的膨胀螺栓，用开口扳手将螺母收紧，并使膨胀螺栓内部胀开，之后松下螺母，取下垫片及弹介，装上筋板，再依次装上垫片、弹介、螺母，再将螺母收紧。之后确定吊架的竖向长度，下料后焊接于已安装完毕筋板上，竖向吊架焊接好后，根据综合图的标高确定横亘的位置，下料后焊接，具体方式如下图（管弄布置受力分析图1-1）,采用四颗M16X120的膨胀螺栓将δ=12mm厚的钢板固定于梁侧面,并将槽钢焊接于钢板上（全焊），这种吊架方式各部位均焊接，受力最薄弱部位便是膨胀螺栓，所以受力分析只计算膨胀螺栓的实际受力。

4、吊架的平面布置位置图

5、每米水管对吊架的受力计算：
说明：每米水管重量为G，产生的重力为Gz；管内注满水的每米重力为Gs，水的密度为ρ水；管和水每米合重力为Gh。
Gz=g×G×1
Gs=g×（d2×π/4）×ρ水×1
Gh= Gz + Gs
分别计算出各种规格管道每米管的自重，水的重量、水和管合重分另列入下表（重量计算表1-1）：

公式
管径
管每米重力Gz
(KN/m)
管内水每米重力Gs
(KN/m)
水和管每米合重力Gh
(KN/m)
①
②
①+②
DN200
0.36
0.3
0.66
DN250
0.42
0.48
0.9
DN300
0.615
0.7
1.315
DN350
0.8
0.94
1.74
DN600
1.5
2.77
4.27
重量计算表1-1
6、综合支架竖向槽钢实际受力计算
⑴、对支架布置图1的计算:
a、根据平面布置图计算出最长管道长度Lmax：
LC1=（a1+b1）/2=（4500+4500）/2=4500mm=4.5m
LC2=（b1+c1）/2=（4500+4500）/2=4500mm=4.5m
LC3=（c1+d1）/2=（4500+4150）/2=4325mm=4.325m
LC4=（d1+e1）/2=（4150+4500）/2=4325mm=4.325m
LC5=（e1+f1）/2=（4500+3450）/2=3975mm=3.975m
LC6=（f1+g1）/2=（3450+3450）/2=3450mm=3. 450m
由上数据得知，支架受力最长管道长度为Lmax= 4.5m
b、由于支架上的两条管的大小相同，材质相同，且的支架上均匀分布，每米管满水时支架受的管道重力为2Gh，查上表此重力为8.54（KN/m）。根据平面布置图查出管道长度Lmax，计算此处支架受到总静荷载：
F＝2Gh×Lmax＝8.54×4.5＝38.5 KN
c、同理，充滿水的管道在每个支架槽钢立柱受静荷载：
Ft1＝Ft1＇=4.27（KN/m）×Lmax＝4.27×4.5＝19.22 KN
⑵、对支架布置图2的计算:
a、根据平面布置图计算出最长管道长度Lmax：
LC1=（a1+b1）/2=（5500+4450）/2=4975mm=4.975m
LC2=（b1+c1）/2=（4450+4450）/2=4450mm=4.45m
LC3=（c1+d1）/2=（3650+4450）/2=4050mm=4.05m
LC4=（d1+e1）/2=（3650+3650）/2=3650mm=3.65m
LC5=（e1+f1）/2=（3650+4970）/2=4310mm=4.31m
由上数据得知，支架受力最长管道长度为Lmax=LC1＝4.975m
b、根据力矩平衡原理，计算出每米管（8条）装满水时的吊架受力：
Ft2（每米）=（G3×L1+ G2×L2+ G3×L3+G4×L4）/L
= [ (1.315+1.74)×1.945+(1.315+1.74)×1.35+(0.9+0.66)×0.81+(0.9+0.66)×0.32]/2.32
= (5.94+4.13+1.26+0.50) /2.32
= 5.10KN/m
c、同理可得：
Ft2＇（每米）= (G3×L11+ G2×L21+ G31×L3+G4×L41)/L
= [ (1.315+1.74)×0.375+(1.315+1.74)×0.97+(0.9+0.66)×1.51+(0.9+0.66)×1.995]/2.32
= (1.15+2.97+2.36+3.11) /2.32
= 4.13KN/m
d、支架布置图2中的左边竖向槽钢受力的最大静载荷为：
Ft2= Ft2（每米）×Lmax =5.10×4.975=25.37KN
支架布置图2中的右边竖向槽钢受力的最大静载荷为：
Ft2＇= Ft2＇（每米）×Lmax=4.13×4.975=20.55 KN
7、受力分析：
⑴、梁承受支架静拉力：
支架布置图1情况下梁承受支架最大静荷载：Ft1＋Ft1＇＝38.43 KN
支架布置图2情况下梁承受支架最大静荷载：Ft2＋Ft2＇＝45.92 KN
⑵、膨胀螺栓受力分析：
根据综合支架结构形式分析得知竖向槽钢受力应由4颗膨胀螺栓同时受力，取膨胀螺栓同时受力系数K1=0.90；根据《实用五金手册》查得M16膨胀螺栓抗剪承载力为13.730KN（见附表），则4颗膨胀螺栓能承受的载荷总和为：
F总=4×13.73×0.9 =49.32KN
⑶、槽钢受力分析：
根据附表查得：16#a型槽钢截面面积=2195mm2（见附表）；根据《实用五金手册》查得材质20优质碳素结构钢：抗拉强度为410N/mm2（见附表）。
槽钢允许承受最大拉力为：410×2195=900 KN
⑷、实际可能发生最大受力分析：
考虑到装满水后，系统正常运行时有一个动载荷系数K2=1.1，同时取安全系数S=1.5，则可算出竖向槽钢受力的最大实际值（按槽钢受力的最大静载荷Ft2计算）：
F实= Ft2×K2×S=25.37×1.1×1.5
=41.86 KN
8、结论：
⑴梁承受的实际静荷载分别为：42.49KN和45.92KN。其受力点分布如综合吊架平面布置图。结构是否能承受，请原设计院核定。
⑵槽钢受力：槽钢允许承受最大拉力为900 KN，远远大于最大实际值41.86 KN；另外所有焊缝处采取满焊、焊透，能保证等强焊接。因此槽钢能满足强度要求。

⑶4个膨胀螺栓能承受总力F总=49.32KN；综合管道实际装满水后，运行过程中，实际最大受力F实=41.86 KN；实际受力小于膨胀螺栓能承受总力，膨胀螺栓满足要求。
9、附表：(1)摘自《钢结构》第二版 武汉理工大学出版社
(2) 膨胀螺丝剪切力数据表（五金手册）

（3） 槽钢抗拉强度表