管道荷载计算方法.docx
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管道荷载计算方法
管道荷载计算方法
注意
（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
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，一台容器进行水压实验，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I=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.℃/kcal时，换热气制作应按100%推力计算。
当污垢系数小于0.0008m2.hr.℃/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
当一根梁支撑两根或两根以下管子时，K=1.0；当一根梁支撑三根或三根以上管子时，系数K根据下表确定：
热管重量/总管重 K
a＜0.5 0.5
0.5≤a≤0.7 0.67
0.7＜a 1.0
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
（1）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
l-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
联合荷载
操作
试验
安装或检修
地震
无风
有风
A
B
C
D
E
a
×
×
×
×
×
b
×
×
×
×
×
c
×
×
×
×
×（注释1）
d
×
e
×
×
×
f
×
g
×
×
×
×
×（注释2）
h
×
×（注释3）
×（注释3）
×（注释4）
i
×
j
×
×
×
k
×
×
×
l
×
m
×
×
×
×
×
n
×
注释1：
只计起重机本体重量
注释2：
只计荷载的50%
注释3：
只计荷载的50%
注释4：
只计荷载的25%，只针对火炬烟囱几其支架的设计
目 录
1.范围
2.荷载类型和组合
2.1荷载类型
2.2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
荷载
水压/气压试验
正常操作
特殊操作
T
N
U
管子重
P
W
q
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
Ep
Ew
——
O*
——
风荷载
Wp
Ww
——
O*
——
雪荷载
Sp
Sw
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
荷载标注
结构
集中荷载
均匀荷载
单位荷载
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：
“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.
图2垂直官衔上集中荷载计算方法
作用于”E”点的集中荷载E=l3.w/2+l4.w+l5.w/2
（2）
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