管道荷载计算方法

2023国际精细化工产业博览会（微化工技术研讨会）--兰州

9月22-24日【苏州】2023化工设备的选型及设计计算与化工工艺系统设施的设计、选用培训班

9月22-24日【苏州】2023 PID参数整定与复杂控制培训班

1、 总则

1.1  管道设计工作应按照规定执行。

1.2  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。

2.5.1  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 .5.2  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。

2 .5.3  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

2 .6.1  活动荷载应根据以下平台或通道的用途分为几个等级

（ 1 ） 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。

（ 2 ） 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。

（ 3 ） C级

承受特殊荷载。要根据特殊需要进行设计。

活动荷载见表1

表1    生活荷载

等级	活动荷载
等级 A	200Kg/m 2
等级B	400 Kg/m 2
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：

（ 1 ） 风驻点压力

q=140 kg/m ² （在10米高度）

（ 2 ） 方向“c”

（ 3 ） 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0.0008m ² .hr.℃/kcal 时，换热气制作应 按 100%推力计算。当污垢系数小于0.0008m ² .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

9月22-24日【苏州】2023化工设备的选型及设计计算与化工工艺系统设施的设计、选用培训班

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

2.1 1  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。

2.1 2  雪荷载

2.1 3   地震荷载

2.1 4   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。

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