抗震支架荷載計(jì)算公式及說(shuō)明

　　抗震支架的垂直荷載和水平荷載是怎么計(jì)算的呢?荷載是使支吊架產(chǎn)生內(nèi)力和變形的外力及其他因素。因此計(jì)算支吊架的荷載至關(guān)重要，那么如何去計(jì)算呢?荷載的作用方向?yàn)榇怪狈较蚝退椒较?，因此也分為垂直荷載和水平荷載。支吊架所承受的荷載必須是符合標(biāo)準(zhǔn)的，否則負(fù)荷易發(fā)生問(wèn)題。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)不同荷載應(yīng)采用不同的代表值。

　　何為垂直荷載?

　　也就是垂直方向所受到的作用力，可分為基本垂直荷載和可變垂直荷載。

　　基本垂直荷載

　　管道支吊架所承受的管道重力、介質(zhì)重力、保溫層等附件的重力等永久性荷載。

　　可變垂直荷載

　　管道所承受的活荷載、沉積物重力和發(fā)生地震時(shí)所應(yīng)該承受的特殊變化的荷載。

　　垂直荷載計(jì)算

　　抗震支架基本垂直荷載計(jì)算，可先將復(fù)雜的管道支架體系近似的看作簡(jiǎn)支梁，根據(jù)受力分析，管架B所承受的基本垂直荷載為GB=(GL1+ GL1)/2因管道支吊架在一個(gè)工程里數(shù)量種類繁多，不可能一一計(jì)算，為此我們只需考慮同類型支架的最不利受力狀況即可，根據(jù)管道支吊架的最大允許跨度來(lái)計(jì)算最不利支架，此時(shí)就只需計(jì)算長(zhǎng)度為最大允許跨度L的管道、介質(zhì)、保溫層的重力GB即可。其重力方向的計(jì)算荷載為G=αGB (α=1.2~1.4)

　　何為水平荷載呢?

　　管道水平方向的荷載是作用在管架上的水平推力，根據(jù)支架類型可分為活動(dòng)管架上的水平推力和固定管架上的水平推力。

　　水平荷載計(jì)算

　　a.活動(dòng)管架水平推力主要來(lái)自管道摩擦力，吊桿水平推力可忽略;水平推力即為管道摩擦力f=μG(μ為摩擦系數(shù)，G為管道垂直荷載)

　　b.固定支架的水平推力主要來(lái)自補(bǔ)償器的彈性變形力。采用補(bǔ)償器補(bǔ)償?shù)墓艿?，其作用在固定管架上的水平推力為補(bǔ)償器被壓縮或拉伸所產(chǎn)生的反彈力。水平推力=補(bǔ)償器反彈力T=ηΔL(η為補(bǔ)償器的彈性模量，ΔL為補(bǔ)償器發(fā)生的變形長(zhǎng)度)

　　采用自然補(bǔ)償?shù)墓艿?，是利用管道的自然彎曲形狀所具有的柔性以補(bǔ)償管道的熱脹和冷縮位移。

　　固定支架變形管道長(zhǎng)度為L(zhǎng)，補(bǔ)償臂管道長(zhǎng)為L(zhǎng)b 管道安裝溫度按t1℃考慮，管道工作溫度為t2℃，故鋼管材質(zhì)的管道會(huì)在溫度變化下縮短ΔL=α×ΔT×L(式中α為鋼管的線膨脹系數(shù)，ΔT為溫差，L為固定支架變形管道長(zhǎng)度)，所以作用在管道補(bǔ)償上的推力為T=3ΔLEI/Lb3(E為管道的彈性模量，I為管道的慣性矩)
 

　　圖中各構(gòu)件的設(shè)計(jì)荷載：

　　DN150-168的馬蹄形管夾設(shè)計(jì)荷載：9000N

　　M12全牙螺桿設(shè)計(jì)荷載N：4750N

　　M12抗震連接件設(shè)計(jì)荷載Ft：7300N

　　單位長(zhǎng)度管重Wunit：428.75N/m

　　側(cè)向管長(zhǎng)l1：12m

　　縱向管長(zhǎng)l2：24m

　　計(jì)算該樓層水平地震力綜合系數(shù)αEK(見(jiàn)2.4.1)：

　　αEK=γηζ1ζ2αmax= 0.144

　　αEK<0.5

　　當(dāng)αEK計(jì)算值小于0.5時(shí)，按0.5取值，故水平地震力綜合系數(shù)為0.5。

　　側(cè)向荷載=單位長(zhǎng)度的管重×側(cè)向管長(zhǎng)×數(shù)量×水平地震力綜合系數(shù)：

　　F1= Wunitl1naEk= 2572.5N

　　縱向荷載=單位長(zhǎng)度的管重×縱向管長(zhǎng)×數(shù)量×水平地震力綜合系數(shù)：

　　F2= Wunitl2naEk= 5145N

　　側(cè)撐安裝角度45°，F(xiàn)1/sin(45)

　　縱撐安裝角度45°, F2/sin(45)

　　由此可知符合要求，不用增大各部件型號(hào)。

　　風(fēng)管荷載計(jì)算示例

　　以地下室風(fēng)管為例，風(fēng)管規(guī)格：1000×400，風(fēng)管壁厚假設(shè)為1mm，該點(diǎn)布置的抗震類型為雙向支架，支架安裝形式如圖2所示。

　　圖2風(fēng)管節(jié)點(diǎn)抗震支架設(shè)計(jì)形式示意圖

　　圖中各部件的荷載：

　　M12全牙螺桿設(shè)計(jì)荷載N：4750N

　　M12抗震連接件設(shè)計(jì)荷載Ft：7300N

　　側(cè)向管長(zhǎng)l1：9m

　　縱向管長(zhǎng)l2：18m

　　計(jì)算該樓層水平地震力綜合系數(shù)αEK(見(jiàn)2.4.1)：

　　αEK=γηζ1ζ2αmax= 0.144

　　αEK<0.5

　　當(dāng)αEK計(jì)算值小于0.5時(shí)，按0.5取值，故水平地震力綜合系數(shù)為0.5。

　　風(fēng)管單位長(zhǎng)度管重Wunit:

　　Wunit= P = 0.21195(1000+400)×1 = 296.73N

　　側(cè)向荷載=單位長(zhǎng)度的管重×側(cè)向管長(zhǎng)×數(shù)量×水平地震力綜合系數(shù)：

　　F1= Wunitl1naEk= 1335.29N

　　縱向荷載=單位長(zhǎng)度的管重×縱向管長(zhǎng)×數(shù)量×水平地震力綜合系數(shù)：

　　F2= Wunitl2naEk= 2670.57N

　　側(cè)撐安裝角度45°, F1/sin(45)

　　縱撐安裝角度45°, F2/sin(45)

　　由此可知符合要求，不用增大各部件型號(hào)。

　　組合荷載計(jì)算示例

　　以地下室組合水管為例，組合水管概況：給水水管與給水水管組合,管徑均為DN150，數(shù)量：2，該點(diǎn)布置的抗震類型為雙向支架，組合水管支架安裝形式如圖3所示。

　　圖3組合水管節(jié)點(diǎn)抗震支架設(shè)計(jì)形式示意圖

　　圖中各部件的荷載：

　　M12全牙螺桿設(shè)計(jì)荷載N：4750N

　　M12抗震連接件設(shè)計(jì)荷載Ft：7300N

　　單位長(zhǎng)度管重Wunit：114.66N/m

　　側(cè)向管長(zhǎng)l1：10m

　　縱向管長(zhǎng)l2：20m

　　計(jì)算該樓層水平地震力綜合系數(shù)αEK(見(jiàn)2.4.1)：

　　αEK=γηζ1ζ2αmax= 0.144

　　αEK<0.5

　　當(dāng)αEK計(jì)算值小于0.5時(shí)，按0.5取值，故水平地震力綜合系數(shù)為0.5。

　　側(cè)向荷載=單位長(zhǎng)度的管重×側(cè)向管長(zhǎng)×數(shù)量×水平地震力綜合系數(shù)：

　　F1= Wunitl1naEk= 1146.6N

　　縱向荷載=單位長(zhǎng)度的管重×縱向管長(zhǎng)×數(shù)量×水平地震力綜合系數(shù)：

　　F2= Wunitl2naEk= 2293.2N

　　側(cè)撐安裝角度45°, F1/sin(45)

　　縱撐安裝角度45°, F2/sin(45)

　　由此可知符合要求，不用增大各部件型號(hào)。

　　橋架荷載計(jì)算示例

　　以地下室電纜橋架為例，電纜橋架規(guī)格：600×200，該點(diǎn)布置的抗震類型為雙向支架，支架安裝形式如圖4所示。

　　圖4電纜橋架節(jié)點(diǎn)抗震支架設(shè)計(jì)形式示意圖

　　圖中各部件的荷載：

　　M12全牙螺桿設(shè)計(jì)荷載：4750N

　　M12抗震連接件設(shè)計(jì)荷載N：7300N

　　單位長(zhǎng)度電纜橋架重量Wunit：343N/m

　　側(cè)向管長(zhǎng)l1：12m

　　縱向管長(zhǎng)l2：24m

　　計(jì)算該樓層水平地震力綜合系數(shù)αEK(見(jiàn)2.4.1)

　　αEK=γηζ1ζ2αmax= 0.144

　　αEK<0.5

　　當(dāng)αEK計(jì)算值小于0.5時(shí)，按0.5取值，故水平地震力綜合系數(shù)為0.5。

　　側(cè)向荷載=單位長(zhǎng)度的橋架重量×側(cè)向管長(zhǎng)×數(shù)量×最大水平加速度為：

　　F1= Wunitl1naEk=2058N

　　縱向荷載=單位長(zhǎng)度的橋架重量×縱向管長(zhǎng)×數(shù)量×最大水平加速度為：

　　F2= Wunitl2naEk=4116N

　　側(cè)撐安裝角度45°, F1/sin(45)

　　縱撐安裝角度45°, F2/sin(45)

　　由此可知符合要求，不用增大各部件型號(hào)。

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