立管伸缩量与支架承重计算实例.docx

立管伸缩量与支架承重计算实例锅炉 加入时间：2009-3-19 17:15:18 admin 点击：591一、立管伸缩量计算1、 已知项：钢材热伸缩系数：a=12X10 — 6 m/m °C安装环境温度：t1 = 30 C(冷水管)，15 C (热水管)运行温度：t2 = 5 C(冷水管)，60 C (热水管)弹性模量：E=2.5X105 Mpa计算长度：从四层固定支架到补偿器：L1=31.45 M从补偿器到二十层固定支架：L2=23.5 M管径：见设计院系统图2、 计算公式：钢管伸缩量：AL=a(L1+ L2) X(t2-t1)热应力：o=E(^L/L)热推力：P1=oF1=oX刀/4X(D2-d2)3、 结果：冷水供水管道：钢管伸缩量：AL=a(L1+ L2)*(t2-t1)=—0.0165 M,为缩量；热应力：T = E(AL/L)= — 74 Mpa；热推力：P 上=oF1=oX 刀/4X(D2-d2)=—0.7 MN,为拉力；P 下=oF1=oX 刀/4X(D2-d2)=—0.7 MN,为拉力冷水回水同程管道：钢管伸缩量：AL=a(L1+ L2)*(t2-t1)=—0.0165 M,为拉伸值；热应力：。

上=T = E(AL/L)= — 75 MP；热推力：P 上=oF1=oX 刀/4X(D2-d2)=—0.70 MN,为拉力；P 下=oF1=oX 刀/4X(D2-d2)=—0.70 MN,为拉力冷水回水管道：钢管伸缩量：AL=a(L1+ L2)*(t2-t1)=—0.0165 M,为拉伸值；热应力：T = E(AL/L)= — 74 Mpa；热推力：P 上=oF1=oX 刀/4X(D2-d2)=—0.70 MN,为拉力；P 下=oF1=oX 刀/4X(D2-d2)=—0.16 MN,为拉力热水供水管道：钢管伸缩量：AL=a(L1+ L2)*(t2-t1)=0.0363 M,为拉伸值；热应力：T = E(AL/L)=165 Mpa；热推力：P 上=oF1=oX 刀/4X(D2-d2)=0.365 MN,为伸力；P 下=oF1=oX 刀/4X(D2-d2)=1.033 MN,为伸力热水回水同程管道：钢管伸缩量：AL=a(L1+ L2)*(t2-t1)=0.0363 M,为拉伸值；热应力：T = E(AL/L)=165 Mpa；热推力：P 上=oF1=oX 刀/4X(D2-d2)=1.04 MN,为伸力;P 下=oF1=oX 刀/4X(D2-d2)=1.04 MN,为伸力。

热水回水管道：钢管伸缩量：AL=a(L1+ L2)*(t2-t1)=0.0363 M,为拉伸值；热应力：T = E(AL/L)=165 Mpa；热推力：P 上=oF1=oX 刀/4X(D2-d2)=1.04 MN,为伸力;P 下=oF1=oX 刀/4X(D2-d2)=0.267 MN,为伸力二、支架承重计算1、 需考虑以下因素：管道规格及长度，求管道自重；管道内充满水，求水重，密度1000kg/m3；保温层厚度及密度，求保温层重；运动的水流在弯头处的推力，求冲击力，按系数考虑2、 减化的计算公式：支架承受的荷载=(管道重+保温层重+水重)X1.153、 计算结果：冷水给水管：四层支架处的垂直荷载：42.5 KN机房层支架承受的垂直荷载：22 KN冷水回水管：五层支架承受的垂直荷载：16 KN二十层支架承受的垂直荷载：32 KN冷水回水同程管：四层支架处的垂直荷载：42.5 KN机房层支架承受的垂直荷载：32 KN热水给水管：四层支架处的垂直荷载：28.5 KN机房层支架承受的垂直荷载：11.6 KN热水回水管：五层支架处的垂直荷载：11.5KN二十层支架承受的垂直荷载：21 KN热水回水同程管：四层支架处的垂直荷载：27.5 KN机房层支架承受的垂直荷载：21 KN暖通空调水系统管道热补偿的布置方案一. 引言现代建筑多为高层或超高层的建筑，在其暖通系统中立管常常超过一百米，为了保证竖向的水管能安 全、可靠的安装和运行，往往需要设置固定支架和膨胀补偿器。

如向正确的计算固定支架的受力和合理的 选择补偿器，这对建筑物的结构的受力显得十分重要我以下面案例作为分析一起探讨二. 方案概述1. 项目位于天津市的暖通空调系统，空调水管道最大口径为DN400，系统设计工作压力为1600kpa2. 系统所处的环境温度和工况温度；3. 由于钢管的承压能力很强，管道内部因介质压力引起的张力通常被人忽视，当在管道上加入弹性 类的补偿器后，其内部张力的的作用就非常明显，如果不加限制，这些弹性类的管道器件将会被拉长甚至 受损，在补偿器的两端设置固定支架后，管道的张力将通过固定支架传递到相应的建筑结构上由于管径 较大，管道补偿作用在受力固定支架上的推力会很大，可能会对某些末经特殊设计的结构构成威胁为此， 提前对管道上需要设置的弹性类管道器件（补偿器，软接头）及其固定支架进行规划和布置，明确固定支 架上的受力，寻求结构受力有准备的支持4. 补偿方式和支架安装位置在进行平面管道布置时，尽量采取自然补偿的热补偿方式，尽可能避免大口径管道的架设对结构受力 造成大的影响具体做法是：当直管的长度少于60米的，在直管的中部设置非受力的（不受管道张力的作 用的）固定支架，使管道从固定点到自由端的长度小于30米，免除在长管中设置补偿器。

1. 当遇到长走廊或遇到其他无法调整直管长度的情况时，采取设置不锈钢波纹管的补偿方式其布 置时应注意支架的设置，这是补偿器正常运行的决定因素具体做法是：以波纹管伸缩节及其两端的固定 支架形成的三个点，固定支架和导向支架的位置还需根据就近主梁的位置稍作调整，如下图所示：2. 互为自由端的管道拐角处支架采用能稍作摆动的悬挂式管道支架，以吸收自由端自然补偿的变形 量管道拐角处的悬挂式支架分别设置三组3. 其余有导向作用要求的支架采用稳定型的悬挂式管道支架4. 管道跨越结构变形缝时，变形缝两端应设固定支架和伸缩节5. 管道的固定支架（横管和立管）套管的外表可与连接钢板直接焊接，形成多种与结构的联结方 式6. 不足50米的空调水立管，依计算补偿量少于40mm，可采用自然补偿的热补偿方式其固定支架的 布置可在其中部）设置一个固定支架，使上下自由端与固定架的长度少于25米其补偿量和固定支架的计 算如下：（选择最大管径的管井为计算作计算分折）管井冷（热）水管系统确定立管的总热伸长量：立管总的热伸长量AL（mm）可按下式计算：AL = aL（t2-t1） = 0.012 * 40 （60 0） = 28.8 mm补偿量AL = 28.8 mm少于40mm，可采用自然补偿的热补偿方式。

式中:a――管道的线膨胀系数，一般可取a=12x10-6m/m.o C； t2――管道的最高使用温度C,根据设计 取供水温度60C； t1――管道安装时的温度，近似取0C；L――管道的长度，m水管伸缩器及固定支架承重计算书1） 固定支架上部水管的伸缩量计算a） 伸缩量=23（管长）* 0.012 * 60（温差）=16.56 mmb） 膨胀引起的弹性力=K * A5=231（DN200的刚度N/mm） * 16.56（膨胀量）=3825.36N2） 固定支架下部水管的伸缩量计算a） 伸缩量=17（管长）* 0.012 * 60（温差）=12.24 mmb） 膨胀引起的弹性力（为L形补偿的长臂固定点的弹性力）如图：=（B'/L21） * （a*E*J*At / 107 ）=（1.8/16） * 14423.04= 1622.6N 式中：B'—L 形补偿器长臂弹性力系数;（a*E*J*At / 107 ）——辅助数值3）支架的受力计算F=L1q1+L2q2+L3q3+L4q4-Pn0A1+Pn1（A1-A2）+Pn2（A2-A3）+Pn3（A3-A4）+Pn4A4+FyF = 18.8（管道加保温的重量N/m）*5.5 （管长m） + 103.8（管道加保温的重量N/m）* 6.5（管长m） + 316.4（管 道加保温的重量N/m）*15 （管长m） + 626.6（管道加保温的重量N/m）*13 （管长m）❷350 （顶端管内的水压力N）❷5549.25 （变径管水压N） - 19311（变径管水压N） - 36670（变径管水压N） + 86100 （管内的水压力N） + 1622.6（L形补偿的长臂固定点的弹性力N）= 39512.25N固定支架最大承重力=39512.25*2 （供回水管）=79024.5 N以上计算选择了裙楼最大管径的管井L4作为裙楼的固定架受力计算。

裙楼的其余管井可选用此受力难 以确定立管固定支架最大承重力8立管上，下方自由端处的横管采用弹性悬挂式管道支架，以吸收自由端处的热补偿量上方自由端 的横管处，当管径较小时，其热补偿量由管道自行吸收9塔楼部分的暖通空调水立管，其热补偿的布置采用小于/等于50米设置一组补偿的连续布置方式， 其膨胀伸缩补偿和固定支架的受力计算如下：冷冻水管系统冷冻水管伸缩器及固定支架承重计算书立管1总的热伸长量：立管总的热伸长量AL（mm）可按下式计算：AL = aL（t2-t1） = 0.012 * 90 （60❷0）= 64.8 mm按补偿量，立管设2个补偿量为40mm的波纹补偿器立管2总的热伸长量：立管总的热伸长量AL（mm）可按下式计算：AL = aL（t2-t1） = 0.012 * 112（60❷0）= 80.64mm按补偿量，立管设3个补偿量为40mm的波纹补偿器1）固定支架1与2之间的伸缩量计算a） 伸缩量=38（管长）* 0.012 * 60（温差）=27.36 mmb） 膨胀引起的弹性力=K * A5=218（DN350的刚度N/mm） * 27.36（膨胀量）=5964.48N2） 固定支架2与3之间的伸缩量计算a） 伸缩量=43（管长）* 0.012 * 60（温差）=30.96 mmb） 膨胀引起的弹性力=K * A5=218（DN350的刚度N/mm） * 30.96（膨胀量）=6749.28N3） 固定支架4与5之间的伸缩量计算a） 伸缩量=38（管长）* 0.012 * 60（温差）=27.36 mmb） 膨胀引起的弹性力=K * A5=196（DN250的刚度N/mm） * 27.36（膨胀量）=5362.56N4） 固定支架5与6之间的伸缩量计算a） 伸缩量=43（管长）* 0.012 * 60（温差）=30.96 mmb） 膨胀引起的弹性力=K * A5=196（DN250的刚度N/mm） * 30.96（膨胀量）=6068.16N5） 固定支架 6 与 7 之间的伸缩量计算a）伸缩量=22（管长）* 0.012 * 60（温差）=15.84 mm;b）膨胀引起的弹性力=K * A5=232（DN400的刚 度 N/mm） * 15.84（膨胀量）=3674.88N。

6） 立管1顶部自然补偿的伸缩量计算a）伸缩量=3.5（管长）* 0.012 * 60（温差）=3 mm;b）膨胀引起的弹性力（为L形补偿的短臂固定点的弹性 力）=（B/L21） * （a*E*J*At / 107 ）=（1.8/12.25） * 25380= 3729.3 N7） 立管1底部自然补偿的伸缩量。