管架重量、强度计算书

上海环球金融中心新建工程

预制立管管架计算书目录TOC\o"1-5"\h\z荷载计算2\o"CurrentDocument"1运行阶段的配管荷载（P2）2\o"CurrentDocument"1）在每层均设固定支架2\o"CurrentDocument"2）只在下部设固定支架2\o"CurrentDocument"3）设多个固定支架（未设波纹型补偿器）2\o"CurrentDocument"4）设多个固定支架（设波纹型补偿器）2\o"CurrentDocument"2施工阶段的配管承载荷载（P1）2\o"CurrentDocument"1）各节的最上层2\o"CurrentDocument"2）其它层2\o"CurrentDocument"3进行管架型钢强度计算时的承载荷载3管架的强度计算31设计依据31）材料的允许应力3\o"CurrentDocument"2）强度校核3\o"CurrentDocument"3）管架强度校核的步骤3\o"CurrentDocument"2套管翼板的强度41）荷载4\o"CurrentDocument"2）钢材的选择5\o"CurrentDocument"3）套管翼板的必要截面系数（Z2）54）计算结果（参计算表）53管架框架型钢的弯曲强度校核51）承载荷载5\o"CurrentDocument"2）由配管造成的弯矩（Mp31）6\o"CurrentDocument"3）由混凝土板荷载形成的弯曲力矩（Ms3）8\o"CurrentDocument"4）钢材的设计截面系数（Z1）9\o"CurrentDocument"5）承载荷载的钢材数量（N）9\o"CurrentDocument"6）钢材的挠度验证（T）94管架支撑型钢的强度101）承载荷载10\o"CurrentDocument"2）钢材的必要截面系数（Z3）10\o"CurrentDocument"3）螺栓的必要截面积（A4）115管架支撑型钢悬臂的强度111）承载荷载11\o"CurrentDocument"2）钢材的必要截面系数（Z3）11\o"CurrentDocument"3）悬臂的焊接强度13计算结果13一.荷载计算1运行阶段的配管荷载（P2）配管荷载主要为配管自重及其管内介质重量，运行阶段只有固定支架承受荷载，在计算荷载时应根据固定支架的设置位置以及补偿器的设置情况而进行计算。1）在每层均设固定支架各层的固定支架仅分担相当于各层层高的配管荷载。2）只在下部设固定支架在下部固定支架承载全部荷载。（管道重量+介质重量）3）设多个固定支架（未设波纹型补偿器）多个固定支架上均匀地承载全部荷载。4）设多个固定支架（设波纹型补偿器）Q最下部固定支架上承载的荷载正上方补偿器以下的管道重量+全部介质重量+正上方补偿器的反力（朝下）Q最上部固定支架上承载的荷载正下方补偿器以上的配管重量+正下方补偿器的反力（朝上）Q存在多个补偿器时的中间固定支架正下方补偿器到正上方补偿器之间的管道重量+正下方补偿器的反力（朝上）+正上方补偿器的反力（朝下）2施工阶段的配管承载荷载（P1）进行预制组合立管施工阶段的各层管架所承载的荷载按照如下方法进行计算。1）各节的最上层承载本节立管的全部荷载（立管重量）。2）其它层承载相当于各层高度的配管重量（立管重量）。3进行管架型钢强度计算时的承载荷载管架强度验算应考虑的荷载=P1、P2中绝对值较大的荷载+管架所分担的混凝土楼板荷载二・管架的强度计算采用许用应力对预制组合立管的管架进行强度验算，具体方法如下所示。1设计依据1）材料的允许应力（单位：kg/cm2）材料长期短期抗缩抗拉抗剪抗弯钢材160016009001600长期*1.5钢制螺栓1200900工厂焊接对接144014408301440上述除外830830830830现场焊接对接1000■5801000上述除外5805805805802）强度校核材料最大工作应力必须满足下列条件：°疽9]。材料最大工作应力max[°]材料的许用应力3）管架强度校核的步骤

Q套管翼板的强度校核（弯曲强度）。同时利用此计算结果（截面系数）也可以选定固定支架各配管上焊接的牛腿尺寸。Q管架框架型钢的弯曲强度（包括挠度）Q管架支撑型钢的强度（弯曲强度、螺栓的剪切强度）Q管架支撑型钢悬臂的强度（弯曲强度、焊接强度）2套管翼板的强度在进行套管翼板的选择时，依据管架设计图中的最大管径选择套管翼板钢材尺寸。1）荷载套管翼板主要承受下列荷载；p21:选择运行阶段和施工阶段的管重大的一方p22:在套管加固材料上承载的套管重量P22=（套管的单位重量）*高度（250mm）

2）钢材的选择计算简图M弯矩图图1套管翼板受力示意图2）钢材的选择计算简图M弯矩图如上图，配管和套管的荷载均考虑集中在中心点。最大弯矩发生在集中力的作用截面。则套管翼板上所承载的最大弯矩为：M=P*L21/4l2「管架的短边长度即M=（p2i+P22）*L21/4截面应力：O=M/Z3）套管翼板的必要截面系数（Z2）由上述弯矩以及材料的许用应力可求得套管翼板的必要截面系数。【计算公式】Z2=M/O=M/16004）计算结果（参计算表）3管架框架型钢的弯曲强度校核1）承载荷载管架上承载如下的荷载。p32=运行阶段的配管承载荷载p31=施工阶段的配管承载荷载Pp=P32或者P31中比较大的一方Ps=混凝土板荷载=A*H*O

人：混凝土板承载面积；日：混凝土板厚度；b：混凝土板的单位重量2400kg/m32）由配管造成的弯矩（Mp31）将管架梁简化为沿长边方向的简支梁，对各配管在相应的配管固定点处产生的弯矩进行迭加，选择弯矩的最大值。Q当0WxWL时31计算简图弯矩图计算简图弯矩图图2当0WxWL3i时在L31的受力示意图Mp=PpnXL32Xx/Ln：配管排列顺序x：该管以外的配管间隔L：楼面板长边方向的长度L3i:该管的间隔L32：L—L31L：管架梁长边的长度Q当L3iWxWL时计算简图弯矩图图3当、WxWL时在L31的受力示意图Mp=PpnXL31X(L-x)/LQ当x=L时Q当x=L时31计算简图弯矩图图4当x=L3i时在L31的受力示意图M=PXLXL/L

pxpn3132Q选择弯矩的最大值Mp3i=Max(EMpiEM/P1、P2、P3・・・P9:各配管的荷载（Pp）；L：管架长边方向的长度计算表如下■■配管荷载■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【计算公式】Mp31=Max（■Mp1■Mp9）3）由混凝土板荷载形成的弯曲力矩（Ms3）同样将管架梁简化为沿长边方向的简支梁，将楼板荷载简化为均布荷载计算管架梁所受的最大弯矩。

计算简图计算简图弯矩图Ms^图6混凝土受力计算图【计算公式】Ms3=q*L2/8=Ps3*L/84）钢材的设计截面系数（Z1）通过上述的弯曲力矩和许用应力可求得管架梁的设计截面系数。【计算公式】Z1=（Mp31+Ms3）/（N*。0）N：承载荷载的钢材数量（通常N=2）；o0：允许应力。5）承载荷载的钢材数量（N）管架梁数量N的按照下列规定取值。（1）单列配管因为外框钢材均等地承载荷载，因此N=2。（2）双列配管因为列间的管架加固材料承载1/2的配管荷载，因此N=2。（3）短边方向的考虑对于受到长边材料（a）的反力的短边材料（b）,当2b>a时，需要进行强度的考虑。在本工程未出现此类情况。6）钢材的挠度验证（T）对于楼面板框架钢材，在进行强度判定的同时也要进行挠度的验证。管道荷载分布见图5。计算各配管荷载在L/2处的挠度，计算公式如下：

Tpn=Ppn*Xpn*(3*L-4*Xpn2)/[N*48*E*1]S挠度1Tpn：各配管荷载在L/2处产生白Xpn:各配管到支座的间隔为Lpn，当LpnVL/2时Xpn=Lpn,Lpn>L/2时Xpn=（L-Lpn）n：配管排列顺序（见示意图）L：管架长边方向的长度E：钢材的弹性模量（2.1*106JgHm2）性矩钢材数量同样考虑作为管架框架钢材长边方向的单纯支撑梁，计算混凝土板的等分布荷载而形成的挠度。Ts=[5*Ps*L3]/[N*384*E*I]混凝土板荷载产生的挠度判定标准如下所示：【判定】L/[ETpn+Ts]^300ZTpn：因配管荷载产生的挠度合计4管架支撑型钢的强度1）承载荷载在可动钢结构上承载如下荷载。p31=运行阶段的配管承载荷载？32=施工阶段的配管承载荷载Pp=P31或者p32中比较大的一方Ps3=混凝土板荷载=A*H*aA：混凝土板承载面积；H：混凝土板厚度；a:混凝土板的单位重量2）钢材的必要截面系数（Z3）由上述弯矩以及材料的许用应力可求得活动钢梁的设计截面系数。将管架梁简化为沿长边方向的简支梁，按照均布荷载产生的弯矩校验活动钢梁的强度。【计算公式】Z3=[Mp41+Ms3]/[N*。0]Mp41=EPp*L3/8Ms3=Ps3*L3/8Mp41:由配管产生的弯曲力矩；Ms3：由混凝土板产生的弯曲力矩；a0：允许应力度；N：承载荷载的钢材数量（通常为N=2）;ZPp：配管承载荷载的合计值L3：可动钢结构长度在进行强度判定的同时也要进行挠度的验证。验证方式同管架型钢的挠度校正。3）螺栓的必要截面积（A4）对螺栓的受力计算，在工程上只考虑剪切变形。支撑型钢的安装螺栓与钢材承载相同的荷载，通过剪断允许应力求得必要的截面积。【计算公式】A4=[EPp+Ps3]/[Nb*a0]ZPp：配管承载荷载的合计值；a0：允许应力度；Nb：承载荷载的螺栓根数