管廊上管道支架的设计

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摘 要： 介绍了管廊管道支吊架的土建条件、承重架荷栽和固定点推力的计算及管道支架设计中应注意的问题。

关键词： 管廊管道支吊架； 管廊管道支吊架土建条件； 承重架荷栽和固定点推力的计算

中图分类号： TU990.3 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2013）01-0045-02

在石油、化工、电力、金属冶炼及某些轻工业生产的装置中，管道是重要的组成部分之一，而管道支吊架又是与管道紧密联系在一起的结构，管廊管道支架的设计在众多的管道支吊架设计中又有自己独特的地方。管廊管道支架设计不当，会使管道组成件在运行中损坏，如设备管口法兰泄漏，或使转动设备受损，更严重的会使土建结构受到破坏，导致试运中被迫停车。因此，管廊管道支架的设计越来越受到重视。

管廊管道支架指的是管廊上的管道与土建主结构之间相连的各种支、托、吊部分，也包括生根在建筑物上的各种支架，以及高度在2m以下的独立支架，通常称为“管廊管道支吊架”，简称“管廊管道支架”

1管廊管道支吊架的分类及结构组成

1.1管廊管道支吊架的分类

按支架的作用管道支吊架分为三大类：承重架、限制型支架和减振架。承重架是用来承受管道的重力及其他垂直向下荷载的支吊架，分为滑动架（托架）、杆式吊架、恒力架和滚动支架。限制型支架的作用是限制线位移，在所限制的轴线上，至少有一个方向被限制。如果沿一个轴线的正负两个方向限制管道的线位移，这种结构被称为往复限位架。限制型支架可分为导向架、限位架和固定架。减振架是用来控制或减少除重力和热膨胀作用以外的任何力（如物料冲击、机械振动、风力及地震等外部荷载）的作用所产生的管道振动支架。减振架有弹簧及油压两种类型。

1.2管廊管道支吊架的结构组成

从管道支承的结构及连接关系等方面考虑，可把整个支架视为以下几部分组成：管部附着件、连接配件、特殊功能件、辅助钢结构及生根件。

2管廊管道支吊架位置的合理性

2.1管廊管道支吊架的位置

管廊管道支架的位置主要考虑下列几点：

2.1.1承重架距离应不大于支架的最大间距。一般管道的最大间距是按强度条件及刚度条件计算决定的，取最小值。如果有压力脉动的管道，要按所要求的管道固有频率来决定支架距离，避免发生共振。

2.1.2尽量利用已有的土建结构的构件支承，即在管廊的梁柱上支承。

2.1.3做柔性分析的管道，支架位置根据分析决定，并考虑支承的可能性。

2.1.4在垂直管段弯头附近，或在垂直段中心以上做承重架，垂直段长时，可在下部增设导向架。

2.1.5在集中荷载大的管道组成件附近设承重架。

2.1.6尽量使设备接口的受力减小。如支架靠近接口，对接口不会产生较大热弯矩。

2.1.7考虑维修方便，拆卸管段时最好不做临时支架。

2.1.8支架的位置及类型应尽量减少作用力对被生根部件的不良影响。

2.1.9应将输送脉动流体的管道及传递机械振动的管道的支架限制在独立的地面结构和独立的基础上，否则应对相关结构、建筑物等进行细心和全面的分析，以保证它们具有非共振频率和足够的强度，且振幅在较小的范围内。

2.1.10一般不在水平布置的弯头、弯管上作支托点，避免局部应力增加及影响吸收热膨胀的效果。在垂直面上布置的弯头上做支承架倒是常见的，但特别重要的高温管道则不希望这样做

2.2管廊管道支架的间距

管廊上管道支架的间距受到管廊结构的梁及柱间距的限制，装置内管廊小管道支架间距为3m，大管道支架间距为6m，这是最常见的；界区外管廊一般是小管道支架间距为3m，大管道支架间距为9m，这是最常见的；对于小管道的最大允许支架间距为小于3m时，最好利用大管支承小管，或在管廊的梁两侧另增加悬臂梁，对于大直径的管道，有时只需要在主梁上支撑就够了

3 对土建建构筑物要考虑的因素

3.1垂直荷载，一般按均布荷载；

3.2固定点的推力，一般只提供补偿器的弹性力和自然补偿的弹性力，预留管子取一根按热管考虑对固定点的弹性力；

3.3由管道重量引起的对固定点的摩擦力一般不由管道支架设计者考虑。

如果管架布置取主管架一跨，对于大直径管道允许直跨支承在主梁上，不接触小梁。这样对土建工程比较经济，在断面图上标注在某管引线上。对于直接支承在主梁上大跨距要分析：管子直径的大小、分支点多少、分支点处调正热补偿复杂程度、管道附件多少和布置的位置及补偿器两侧支承点位置等，如果上述情况过多就不易实现大跨支承在主梁上，有部分还需要支承在次梁（小梁）上，所以对于直接支承在主梁上的管子直径大小不能硬性规定。

4 管廊管道支架设计中经常出现的错误做法

4.1把公称直径50mm以下的管道支架由施工人员根据标准选型，结果发现施工人员不了解设计意图，把有热位移的管道支架作成固定支架，这十分危险。

4.2滑动管拖不够长从梁上滑落

4.3应采用滑动支架的点误选为固定支架，使薄弱部位因热胀应力过大而断裂

4.4水平力过大，把外管柱子推斜

4.5放空管道支架缺少，管道被反力推倒

4.6弹簧拖座的弹簧歪斜严重

5 承重支架荷载和固定点推力的计算

5.1管架计算载荷的确定

在选用标准管架和非标准管架，或向土建提条件，计算的基本载荷为设计依据是欠妥的，不安全的，所以一般常将管道的基本载荷乘以一经验系数确定管架的计算载荷，以此作为选用和设计管架时的载荷依据或条件。

此经验系数是一个范围，可取1.1～1.4。它是管道壁厚偏差，隔热或隔声结构材料密度误差，以及因热胀冷缩的变化引起载荷的变化等诸多因素的函数。在工程设计中应根据具体情况综合考虑后确定一个系数或多个系数供设计使用。

5.2对固定支架水平推力计算示例（弹性力）

6 结束语

在管廊上设置限制性支架时应注意的问题

6.1设置固定支架

6.1.1一般应在柱子的轴线的主梁上，不要设在次梁上。

6.1.2尽量使固定架两侧的推力相差不要太大。

6.1.3有Π形膨胀弯管时，固定点间的最大距离应按Π形膨胀弯管的尺寸而定。固定间的的最大距离应按Π形膨胀弯管的尺寸而定。

6.2在直线段很长的管道上，有时需要设置导向支架

6.2.1导向架的间距与对应的轴想力及管径有关。

6.2.2有横向引出管道的接点时，导向架与接点或弯头的距离（沿管廊纵向）不宜太近，应使管道有一定柔性。

6.2.3设有Π形膨胀弯管时，自由臂长（Ln）应该满足柔性要求。

如果为小弯曲半径Π形膨胀弯，则自由臂长：ln=40.DNm

6.3轴向限位架

6.3.1需要将长的管道合理分配热位移值，以控制各管段在允许的应力范围内，有时可采用定值限位。

6.3.2经过柔性分析的管道，确定了限位架的点，如该点没有梁，常采用耳轴与拉杆结合的结构，将生根点设在柱上或大梁上。