《管道支架设计规范》.docx

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1、中华人民共和国国家标准GB XXXXX-201X钢铁企业管道支架设计规范(征求意见稿)xxx-xx-x 发布 xxx-x-x 实施中华人民共和国住房和城乡建设部国家质量监督检验检疫总局联合发布前 言根据住房和城乡建设部关于印发(建标2007126号)的要求，规范编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考有关国际标准和国外先进标准，并在广泛征求意见的基础上，制订本规范。本规范的主要技术内容是：1总则；2术语、符号；3基本规定：4管道支架分类及选型：5荷载；6管道支架设计及计算：7连接：8地基基础设计；9抗震设计与构造措施；10管道支架构造；11管道支架的防腐；12制作、安装与检验。本规范中以黑

2、体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。本规范由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释，由中国冶金建设协会负 责日常管理，由中冶赛迪工程技术股份有限公司负责具体技术内容的解释。执行过程中如 有意见或建议，请寄送中冶赛迪工程技术股份有限公司国家标准钢铁企业管道支架设计规范管理组(地址：重庆市渝中区双钢路1号；邮编：400013)。1本规范主编单位：中冶赛迪工程技术股份有限公司本规范参编单位：中冶南方工程技术有限公司中冶京诚工程技术有限公司中冶长天工程技术有限公司中冶焦耐工程技术有限公司中冶华天工程技术有限公司中冶集团建筑研究总院中冶东方工程技术有限公司鞍钢集团设计研究院重庆大学宝山钢铁股

3、份有限公司上海宝冶建设有限公司本规范主要起草人员：本规范主要审查人员：原创力文档预览与源文档一致下载高清无水印目 次1 总 则42 术语和符号52.1 术语 52.2 符号 53 基本规定 83.1 一般规定 83.2 设计原则 84 管道支架分类及选型104.1 一般规定104.2 管道支架类型105 荷载 135.1 一般规定135.2 荷载效应组合135.3 竖向荷载计算 145.4 风荷载计算 145.5 牵制影响 155.6 活动管架的管道摩擦力和管架位移反弹力165.7 固定管架水平推力 175.8 管架上水平荷载作用点 176 管道支架计算及设计 186.1 一般规定186.2

4、结构内力分析 196.3 钢筋混凝土管道支架设计 206.4 钢结构管道支架设计 217 连接 237.1 一般规定 237.2 钢筋混凝土管架梁柱连接 237.3 钢结构管架梁柱连接 237.4 管架结构柱脚 248 地基基础设计 278.1 一般规定 278.2 计算 278.3 基础的构造 339 抗震设计与构造措施 349.1 一般规定349.2 地震作用349.3 结构界面抗震验算 389.4 构造措施 39210 管道支架构造 4110.1 钢筋混凝土支架4110.2钢支架 4111 管道支架的防腐 4312 制作、安装与检验 4412.1 钢筋混凝土结构支架制作 4412.2 钢

5、结构支架制作 4412.3 支架安装 4412.4 支架检验 45附录 A 管线系统布置示意图46附录B 管线支架常用类型示意图 46附录C 管架支架轴向水平荷载作用计算简图 47附录 DA 型管架内力计算 49附录E 悬索管架内力计算 52附录F 无加劲肋全栓连接节点计算 55附录G 管托 59本规范用词说明 64引用标准名录6531 总则1.0.1 为了在钢铁企业管道支架设计中贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，特制定本规范。1.0.2 本规范适用于钢铁企业钢结构及钢筋混凝土结构管道支架设计，但不适用于非金属管道的支架设计。1.0.3 本规范是按照国家标

6、准工程结构可靠性设计统一标准GB 50153规定的原则制订的。1.0.4 本规范规定了钢铁企业管道支架设计的基本技术要求，当本规范与国家有关法律、行政法规相抵触时，应按国家法律、行政法规的规定执行。1.0.5 钢铁企业管道支架的设计，除应执行本规范的规定外，尚应符合国家现行的有关标准的规定。原创力文档预览与源文档一致，下载高清无水印42 术语和符号2.1 术语2.1.1 管道支架用于钢铁企业中支承各种管道的竖向结构、横向结构或竖向与横向的组合结构的总称。2.1.2 管托置于管道支架之上用于规范管道位置的装置。2.1.3 固定管道支架在管道的纵向和横向均视为管道的不移动支点。2.1.4 活动管道

7、支架在管道的纵向、横向或者纵向和横向视为管道的可移动支点。2.1.5 单向活动管道支架在管道的纵向应视为管道的可移动支点(即必须满足管道的变形要求),横向为管道的不移动支点。2.1. 6 双向活动管道支架在管道的纵向应视为管道的可移动支点(即必须满足管道的变形要求),横向亦为管道的可移动支点。2.1.7 组合式管道支架由多个构件组合而成的管道支架(管道可以是也可以不是管道支架的零件)。2.1.8 主动管对管道支架的工作状态起控制作用的管道称为主动管。2.1.9 主动管层布置有主动管的管层称为主动管层。2.2 符号2.2.1 作用和作用效应F 相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向

8、力；G 基础自重及基础上土重标准值；M 柱脚截面的弯矩设计值：M、M 相应于荷载效应标准组合时，作用于基础底面的沿X 方向及Y方向的力矩值：5N 柱脚截面的轴力设计值；Ns 锚栓的总合拉力：N, 一个锚栓承受的拉力设计值：Nb 单根锚栓的受拉承载力；Pmr 柱脚底板下最大压应力：V, 单根锚栓承受的剪力设计值；Vb 单根锚栓的受剪承载力：Pk 相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值；Pkmar、Pkmin.相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最大、最小压力2.2.2 计算指标bex 、eyew、efEJf f fefeh值 ； 垂直于剪力作用方向的抗剪键宽度； 基础沿X 方向及Y

9、 方向的偏心距： .分别为锚栓中心至柱脚腹板(或加劲)和翼缘板表面的距离； 支柱刚度，E 为弹性模量，J 为惯性矩。钢筋混凝土取0.85EJ; 底板钢材的抗拉强度设计值； 修正后的地基承载力特征值： 基础混凝土抗压强度设计值； 素混凝土轴心抗压强度设计值，按国家标准混凝土结构设计规范GB50010 取值； 抗剪键高度：6kN; N qiPm P;t,to tg F x 牵制系数；管道根数(包括主动管):管道重量：主动管(最重管)重量：第i 根管的单位长度重量：管道摩擦力：管道支架位移反弹力：管壁最高计算温度；管壁最低计算温度：锚栓区受拉底板厚度：基础底面的抵抗矩：柱脚底板下压应力分布长度：7z

10、x 、zy._主动管变形值：主动管沿纵向及横向变形值； 主 动 管 斜 向 变 形 值 ：a, 钢材线膨胀系数；B 混凝土局部受压时的强度提高系数，按国家标准混凝土结构设计规范GB 50010 取值： . . 高度z 处的风振系数； 管道风载体形系数，按现行国家标准建筑结构荷载规范】GB 50009 查用，见上下双管体型及体形系数表：. .风压高度变化系数，按现行国家标准建筑结构荷载规范GB 50009 查用；; 摩擦系数：钢对钢滑动时取0.3;钢对钢滚动时一般取0.1:有特殊可靠措施时可适当降低； 计算长度系数：wo 基本风压 (KN/m);o 风荷载标准值 (KN/m):2.2.3 几何参

11、数A、B 基础底边尺寸：b 迎风面的支柱截面尺寸：b .支承肋间净距：b 柱脚底板宽度；c 、d 锚栓中心至底板边缘的距离：D 管道外径(包括保护层):H 管道支架的高度(主动管管托底至基础顶面);Ho 管道支架柱计算长度；H; 管道支架柱的层间高度；1 管道跨距：Lk 所计算的管道支架到固定点处的管道长度；L 柱脚底板长度：Lo 锚栓合力至压力最大侧底板边的距离；R 混凝土的压应力合力：原创力文档预览与源文档一致，下载高清无水印83 基本规定3.1 一般规定3.1.1 管道支架设计应具备以下资料：1 工艺专业管道及拟设管道支架的平面布置图、纵断面图、横断面图；管道几何信息 及对管道支架的要求

12、(应包括管道的最大位移限值和最大差异沉降限值);管道重量(应包括管道、内衬、保温层、管道附件等);管道内介质重量。2 可变荷载，应包括管道内的事故水、试压水、沉积物、预留荷载以及平台上的活荷载等。3 管道壁的最高、最低计算温度。4 固定管道支架上的各种管道水平推力，同时应给出水平推力的作用方向和垂直荷载等信息。5 给出非刚性管道支架上可采用铰接管托固定的管道。6 给出管托形式及其与管道支架连接的方式与要求。7 岩土工程勘察资料。3.1.2 管道支架在规定的设计使用年限内，应满足下列功能要求：1 能承受在施工和使用期间可能出现的各种作用；2 在正常使用时，具有良好的工作性能：3 在正常维护下，具

13、有足够的耐久性能；4 在本规范规定的偶然事件发生时和发生后，能保持必需的整体稳定性。3.1.3 管道支架设计使用年限为50年。3.2 设计原则3.2.1 本规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，以可靠指标度量结构构件的可 靠度，用含分项系数设计表达式进行计算。3.2.2 管道支架的安全等级取一级，结构重要性系数%取1.1。3.2.3 管道支架应根据承载能力极限状态及正常使用极限状态的要求，按下列规定进行计算：1 所有结构构件均应进行承载力计算：有抗震设防要求的结构，尚应按规定进行结构构件抗震承载力验算；2 处于露天环境下的钢筋混凝土管道支架，应根据混凝土结构耐久性设计规范GB/T 504

14、76的相关规定进行裂缝宽度验算；3 预制钢筋混凝土管道支架构件尚应进行吊装验算；94 固定管道支架横梁的最大挠度不宜大于梁跨度的1/500;其它管道支架横梁的最大挠度不应大于梁跨度的1/250。3.2.4 管道支架横梁在垂直荷载及水平推力作用下，按双向受弯构件计算。3.2.5 下列各类管道属于振动管道：1 管道外径大于等于200mm 的蒸汽管道；2 设有“快速切断阀”的管道；3 往复泵输送的液体管道：4 活塞式压缩机输送的气体管道；5 生产过程中突然升温增压的管道(如紧急放空管)。3.2.6 当管道上敷设的振动管道质量占全部管道质量的30%以上时该管道应按振动管道考虑，并按下列规定计算动力影响

15、：1 刚性活动管道支架，总振动管道荷载乘以1.3动力系数，并以此计算管道水平推力；2 固定管道支架，总振动管道荷载及补偿器反弹力均乘以1.3动力系数，以此计算水平推力。原创力文档预览与源文档一致，下载高清无水印104 管道支架分类及选型4.1 一般规定4.1.1 管道支架作为管道的支承结构，依据其在管线系统中所起的作用、受力特性和结构 形式的不同，通常分为固定管道支架、单向活动管道支架、双向活动管道支架以及组合式 管道支架等几种类型，管线系统布置示意图参见附录A。4.1.2 管线系统中管道支架应力求类型最少，外形协调。4.2 管道支架类型4.2.1 固定管道支架求：1 固定管道支架要有足够的刚

16、度，以确保管道系统的稳定；2 固定管道支架上的管道， 一般应采用固定管托(若有不固定的管道时，管托形式由工艺决定),管道支架下端与基础固接：3 固定管道支架可按照管道支架承受的荷载大小与管道布置情况选用附录B 中的形式 。4.2.2 单向活动管道支架，通常有刚性、柔性和半饺接等三种形式：1 单向活动刚性管道支架沿管道的纵向刚度较大，位移较小，管道经过管托在支柱或 横梁上滑动或滚动。作用于管道支架上的摩擦力应符合式(4.2.2-1)的要求。单向活动刚 性管道支架上的各种管道均应采用滑动或滚动管托，管道支架下端与基础固接。适用于管道重量较小、管道变形较大、高度较低的管线。其结构形式可选用附录B 中

17、 a 、b 、c 、d。Pm0.5 时，牵制系数k。按表5.5.1采用：表5 . 5 . 1 牵 制 系 数 表ak0500.500.50a0.701.003 管道根数n4且a4H0.5 时的牵制系数图5.5.1 n4 且 a0.50 时的牵制系数注：图表中的值，按=Nz/ZNi 计算， Ni 为管道重量， n 为管道根数(包括主动管)。对多层管架应考虑：计算横梁的摩擦力Pm 时，简支梁取该横梁上全部管道，悬臂梁取不利一侧的全部管道；计算刚性管架支柱时摩擦力Pm 和柔性管架位 移时，取管架上全部管道，计算柔性管架的摩擦力Pm 时，取该横梁上全部管道。Nz 为主动管(最重管)重量，如主动管在m

18、范围内时，取主动管重量，否则取最重管重量。计算Nz 时，可将几根常温管道视为一根作为主动管考虑。5.6 活动管架的管道摩擦力和管架位移反弹力5.6.1 管道摩擦力：1 不考虑牵制系数时，按P,= q!计算；2 考虑牵制系数时，按Pm=k。P 计算。式中 q 第i 根管的单位长度重量：; 摩擦系数：钢对钢滑动时取0.3,钢对钢滚动时一般取0. 1,有特殊可靠措施时可适当降低；1 管道跨距(若管架两侧的管道跨距不等时，则取平均值);k 牵制系数，按5.5条采用。5.6.2 管道支架位移反弹力：1 管道支架位移按=k :计算，:=a(tr-)L;2 管道支架位移反弹力P;按Py=3EJ/H计算。式中

19、 : 主动管变形值；17EJ 支柱刚度，其中E 为弹性模量，J 为惯性矩。钢筋混凝土支柱取0.85EJ;H 支柱的高度(主动管管托底至基础顶面);a 钢材线膨胀系数；tr 管壁最高计算温度；t 管壁最低计算温度；Lg 所计算的管道支架到固定点处的管道长度。表5.6.2 弹性模量 E及线膨胀系数 a:管 壁 温 度 ( )弹性模量E(N/mm2)线膨胀系数a,()1002061011.510-61502021011.9x102001981012.3102501941012.6103001901012.9103501811013.2104001711013.610注：温度为中同值时，采用线性插入法

20、计算5.7 固定管架水平推力5.7.1 固定管架的水平推力， 一般由工艺专业提供。5.8 管架上水平荷载作用点5.8.1 水平推力：上滑式管托取管道外表皮的最低点：其他形式管托取管托底面，见图。各种管托的水平推力作用位置a- 上#式管托；b- 下道式管托；b- 园定管托；d.e- 做接管托；5.8.2 风荷载：取管道中心，见图。风荷载作用位置186 管道支架设计及计算6.1 一般规定6.1.1 设计管道支架时，应考虑管道与中间活动管道支架的相互支承作用以及固定管道支 架通过管道对中间活动管道支架的支承作用。6.1.2 活动管道支架上采用滑动或滚动管托敷设多根管道时，应考虑各管道不同时工作而 发

21、生的对管道支架摩擦力和管道支架位移的牵制影响。6.1.3 敷设在活动管道支架上的管道，根据各管道对管道支架的作用情况不同，分为主动 管和非主动管。6.1.4 活动管道支架承受的水平作用(推力) ,与管线中的主动管有密切关系。设计时， 应在管线上的全部管道中选取主动管，其位置应布置在接近管道支架的中心处。6.1.5 活动管道支架主动管按下列规定选择：1 刚性活动管道支架时，选取管线中重量最大的管道为主动管；2 柔性管道支架：1)选取管线中重量比0.7的管道为主动管；2)管线中无重量比0.7的管道时，则选取管道变形值。 较小的管道做为主动管。该管道应取得工艺同意采用铰接管托，此时管道支架位移值等于

22、该管道的变形值.。3 半铰接管道支架，选取管线中变形值满足铰接倾斜度规定的重量较大的管道。此时应取得工艺专业同意。6.1.6 设计半铰接管道支架和摇摆管道支架时，应在施工图中注明“在安装过程中应设置 临时支撑，当上部管线全部安装完毕后方可拆除”。6.1.7 刚性管道支架一般要求及适应范围：1 柱刚度较大，管道变形时管道支架顶不能适应管道变形要求，出现相对位移，两者为非整体工作：2 纵向为管道可移动支点，横向为管道的不移动支点；3 管道支架承受的水平推力为管道滑动摩擦力；4 管道采用滑动或滚动管座敷设于管架上：5 适应于管道重量较小、管道变形较大和高度较低的管线。6.1.8 柔性管道支架一般要求

23、及适应范围：1 柱刚度较小，管道变形时管道支架顶能适应管道变形要求而出现相应变形，不出现相对位移，两者为整体工作；192 纵向为管道可移动支点，横向为管道的不移动支点；3 管道支架承受的水平推力为管架位移反弹力；4 主动管采用滑动或铰接管座，其余管道采用滑动或滚动管座敷设于管道支架上：5 适应于管道重量较大、管道变形较小和高度较高的管线。6.1.9 半铰接管道支架一般要求及适应范围：1 管道支架以支柱的倾斜适应管道变形要求，不出现相对位移，管架倾斜度不大于2%:2 纵向为管道可移动支点，横向为管道的不移动支点；3 管道支架承受的水平推力，可忽略不计：4 主动管采用铰接管座，其余管道采用滑动或滚

24、动管座敷设于管架上；5 适应于管道重量较大、主动管道变形值不大于2%高度的管线。6.1.10 固定管道支架一般要求及适应范围：1 管道支架具有足够刚度，保证管道系统稳定；2 纵向及横向均为管道的不移动支点；3 管道支架承受的水平推力由工艺专业提供：4 管道采用固定管座敷设于管架上。6.1.11 活动管道支架不宜采用半铰接柔性管架，宜采用柱脚固定的柔性活动管道支架或刚 性活动管道支架：地震基本烈度为8度及8度以上地区的活动管道支架应采用刚性活动管 道支架。6.1.12 液体管公称直径D500mm, 气体管公称直径D 600mm 的管道和输送易燃、 易爆、剧毒、高温、高压介质的管道，固定管道支架宜

25、采用四柱式现浇钢筋混凝土框架或 有支撑的空间钢框架。6.1.13 钢筋混凝土框架结构的固定管道支架和活动管道支架可分别按抗震等级为三、四级 的框架采取抗震措施。6.2 结构内力分析6.2.1 管架管道支架结构可按弹性体系计算内力。6.2.2 独立管道支架内力计算原则：1 按单片平面管道支架进行内力分析；2 管道支架平面内，门型管道支架按平面框架进行内力分析， T 型管道支架按悬臂梁、柱进行内力分析：3 管道支架平面外：1)刚性管道支架：支架柱按上端自由、下端固接的受弯构件进行内力分析；门型管道支架横梁水平推力作用下的平面外扭矩按两端固接计算，水平推力作用下的平20面外弯矩按两端简支计算： T

26、型管道支架横梁水平推力作用下的平面外扭矩、弯矩均按悬臂梁计算：2)柔性管道支架：支架柱按主动管层和非主动管层共同作用下的管道支架位移进行内力分析；门型管道支架横梁非主动管层，水平推力作用下的平面外扭 矩按两端固接计算，水平推力作用下的平面外弯矩按两端简支计算；主动管层， 平面外扭矩、弯矩均按悬臂梁计算；T 型管道支架梁水平推力作用下的平面外扭矩、弯矩均按悬臂梁计算；3)半铰接管道支架：支架柱主动管层按中心受压计算内力、非主动管层按简支梁计 算内力：门型管道支架横梁非主动管层，水平推力作用下的平面外扭矩按两端固 接计算，水平推力作用下的平面外弯矩按两端简支计算；主动管层，平面外扭矩、 弯矩均按悬臂梁计算： T 型管道支架梁水平推力作用下的平面外扭矩、弯矩均按悬臂梁计算；4)固定管道支架：支