室外管道支架的设计浅析.pdf

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1、２０１５年第３期（总第１５６期）江西建材建筑与规划设计室外管道支架的设计浅析■梁守科■信息产业电子第十一设计研究院科技工程有限公司，四川成都　６１００６１摘要：化工厂房设计中，由于工艺的使用要求，经常需要大量的管道，需要设置（３）需要满足强柱弱梁的要求，由于钢柱采用Ｈ型钢，弱轴方向刚管道支架来支撑这些管道，这些基于使用要求的管道支架一般长度较度较弱，无法满足《建筑抗震设计规范》（ＧＢ５００１１－２０１０）中式８．２．５大，并且部分管道尚有水平推力，走向也多变，受力也较复杂。柱脚如果－１或式８．２．５－２要求，通过调整截面，使钢柱轴压比控制在０．４以设置为刚接，管道支

2、架的刚度较大，但是柱底弯矩较大，可能会造成基础下，根据《建筑抗震设计规范》（ＧＢ５００１１－２０１０）要求，可不进行强柱弱偏大及基础短柱偏大，如果采用铰接；梁柱之间可以考虑双向刚接或仅梁验算。横向刚接两种做法，这两种做法也是各有利弊。（４）长细比限制：根据《石油化工管架设计规范》（ＳＨ／Ｔ３０５５－关键词：管道支架刚接铰接柱间支撑２００７）５．１８条中表４：管架柱长细比不大于１５０，柱间支撑按压杆设计，长细比不大于１２０，纵梁长细比偏安全按受压控制，长细比控制在１５０。１　引言４．２　方案二工业厂房设计中，管道支架是是其重要组成部分，管道支架的做４．２．１　截面选型

3、法、走向受工艺影响很大。由于管道支架随管线走线全厂区布置，在部（１）钢柱和钢梁均采用Ｈ型钢，梁柱连接横向刚接，采用栓焊混合分化工工业项目中所占工程量比重也较大，比较合理的设计方案对于连接型式，双剪，摩擦型连接，纵向钢梁与钢柱铰接；柱脚采用铰接。工业项目的土建成本控制是有重要作用的。抵抗诸如地震作用、风荷（２）柱间支撑采用中心支撑，Ｘ型交叉支撑，采用Ｔ型剖分钢。载以及管道水平推力等侧向力的抗侧力构件设计时钢结构设计中要组（３）管道层为减小钢梁平面外计算长度，设置水平支撑，水平支撑成部分，抗侧力构件的利用效率对钢结构设计的工程量的节约有重要采用角钢。意义。本文将以某工程

4、室外管架为例，对设计中常用的两种方案进行４．２．２　抗震措施：同４．１．２．计算设计对比，以期得出较合理的设计方案。５　分析结果对比２　结构布置方案５．１　方案一内蒙某工业项目室外管桥，最大单段管道支架直线长度为３５４ｍ，Ａ．横向刚架：为释放温度应力，分成若干区段。管架柱列间距为４．０ｍ～６．０为主，（１）钢柱强轴应力比最大为０．３３，弱轴应力比为０．５２；部分区段跨越马路，跨度较大，需要按桁架设计考虑。管道支架跨度尺（２）钢梁应力比最大为０．２９；寸为５．０ｍ。三层，底层层高为５．０ｍ，其余层高均为２．０ｍ。（３）柱顶最大为１１．９ｍｍ。柱间支撑设置需要避开马路及

5、厂房入口等。Ｂ．纵向刚架：３　设计参数（１）钢柱强轴应力比最大为０．３３，弱轴应力比为０．５２；３．１　风荷载（２）钢梁应力比最大为０．２５；基本风压：０．５５ｋＮ／ｍ２，地面粗糙度为Ｂ类。（３）柱顶最大位移０．４ｍｍ。由于管道支架为镂空构件，管道层以下部分偏安全考虑体型系数说明：方案一由于为梁柱之间采用双向刚接，平面模型仅能考虑一为０．３０，管道层范围内由于有管道挡风，偏安全考虑风载体型系数为个方向的弯矩，因此需要将两方向的平面模型的应力比进行叠加，才能１．０。较真实、全面的反应钢柱的应力比状况。经两方向应力比叠加后钢柱３．２　使用荷载应力比为０．８５．工艺管道荷

6、载：５００ｋｇ／ｍ，管道支架长度方向。５．２　方案二３．３　建筑结构安全等级、抗震设防类别、抗震设防烈度、设计使用年限Ａ．横向刚架：建筑结构安全等级：二级（１）钢柱强轴应力比最大为０．５２，弱轴应力比为０．８７；抗震设防类别：丙类（２）钢梁应力比最大为０．４８；抗震设防烈度：７度，第二组，设计基本地震加速度为０．１０ｇ（３）柱顶最大位移４２．４ｍｍ。结构设计使用年限为５０年。Ｂ．纵向刚架：３．４　计算参数（１）钢柱强轴应力比最大为０．３３，弱轴应力比为０．５２；阻尼比取０．０２（２）钢梁应力比最大为０．３５；抗震等级：四级（３）柱顶最大位移１．２ｍｍ；主要钢构件均采

7、用Ｑ３４５Ｂ级钢。６　结论４　截面选型及抗震措施方案一（梁柱双向刚接＋纵向柱间支撑）与方案二（梁柱仅横向刚４．１　方案一接＋纵向柱间支撑）相比，梁柱支撑相同截面的情况下；钢梁应力比方４．１．１　截面选型案一较小，其中横向刚架梁方案一优势较大，纵向刚架梁差别不大；钢（１）钢柱和钢梁均采用Ｈ型钢，梁柱均为双向刚接，采用栓焊混合柱应力比两种方案比较接近，柱顶位移方案一较小。连接型式，双剪，摩擦型连接；柱脚采用刚接。经计算，由于方案一柱底刚接，故基础一般为大偏心，基础相对于（２）柱间支撑采用中心支撑，Ｘ型交叉支撑，采用Ｔ型剖分钢。方案二较大，由于刚接柱脚做法因素，基础短