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化工、石油化工管架、管墩 设计规定

SPeCifiCatiOn for design Of PiPe SUPPOrtS and PiPe Pier in ChenliCaI and PetrOChemiCal industry

2000-05 - 30 发布 2001 - 06 - Ol 实施

国家石油和化学工业局 发布

国家石油和化学工业局文件

国石化政发（2000）361号 关于批准《H型钢钢结构管架通用图 （桁架式管架）》等六项化工行业标准的通知

标准名称

化工采暧通风与空气调 节设计规定

以上标准自2001年6月I日起实施C_J

国家石油和化学工业局

二C)Oo年五月三十日

中国化工勘察设计协会

中化勘设协字（2000） 18。号

关于委托编辑出版发行化工行业标准的通知

国家石油和化学工业局关于批准《H型钢钢结构管架通用图

（桁架式管架）》等六项化工行业标准的通知［国石化政发（2000） 361号］中批准我协会组织编制的六项化工行业标准（批件另 附）。经研究,此六项化工行业标准委托你中心负责编辑出版发行 工作。

附件：关于批准《H型钢钢结构管架通用图（桁架式管架）》等

六项化工行业标准的通知。

中国化工勘察设计协会

二OOe）年十一月三日

中华人民共和国行业标准

化工、石油化工管架、

管墩设计规定

HG/T 20670 - 2000

SPeCifiCatiOn for design Of PiPe SUPPOrtS and PiPe Pier in ChenIiCal and PetrOChemiCal industry

主编单位：中国石化工程建设公司

（原中国石化北京石化工程公司）

批准部门：国家石油和化学工业局 实施日期：二。。一年六月一日

全 国化工工程建设标准编辑中，V

（原化工部工程建设标准编辑中心）

2001 北京

化工行业标准《化工厂管架设计规定》(HGJ 22-89)发布已 有十余年，对于指导化工行业管架设计起到一定的指导作用。由 于荷载、抗震、混凝土、钢结构、地基基础、防腐蚀等国家标准均已 颁布新的版本，且坂年来随着化工、石化行业管架设计水平的提 高，故由中国化工勘察设计协会下文列入计划，本站组织将HGJ 标准上升为HG标准，由原主编单位中国石化工程建设公司(原 中国石化北京石化工程公司)对原标准进行修编。

在化工、石油化工厂内，管架和管墩是支承全厂工艺生产装 置和供热系统管道的主要结构，量大面广，它分布并联系全厂每 个生产装置。如以~个较大型的石油化工厂而言，全厂的管架多 达500个以上,分析以往的设计,有很多不尽合理之处。

修编本规定时,着重于以下内容：

• 1. 水平推力的计算,应考虑管线的牵制作用；

  11∣

  
  

• 2. 管架柱的计算长度及长细比应考虑管架实际受荷的特点;

• 3. 管道与管架之间存在着弹性支承的作用；

这样可使大量的管架结构设计得更为经济合理。

• 4. 经调査，在管架事故中，由于管道振动导致管架破坏的事 例不少。因此,振动管架的设计亦应引起足够的重视；

• 5. 在工程抗震设计中，以往的规定对管架结构地震作用和抗 震计算方面考虑欠缺，为了减轻地震灾害，合理使用建设资金，遵 照新颁布的有关规范，补充了有关部分的内容，使管架和管墩设 计做到经济合理、技术先进、安全可靠。

此外还增加了冰雪荷载、桁架式管廊、特种管架及管架的防 腐、防火等保护措施。

由于本规定使用面广，因此，在修编本规定时曾征求全国近 10个主要化工、石化设计院的意见，吸取了国内外最新设计经 验。定稿后,请华泰工程公司（原化工部第二设计院）范迪恩和全 国化工建筑设计技术中心站张大德、杨文君高工审定，并经过反 复审査、推敲，以使本规定更趋完善合理,最后经编制单位认真仔 细修改完成。

本规定提出单位、主编单位和主要起草人：

提出单位：全国化工建筑设计技术中心站（北京9824信箱, 邮编 100029）

主编单位：中国石化工程建设公司（原中国石化北京石化工 程公司）（北京安慧北里安园21号,邮编IOOIOI）

主要起草人:匡学文 冯良经 范迪恩 张大德 杨文君

全国化工建筑设计技术中心站

二OOO年五月

2术语及符号

T

• 2.1 术语

• 2.2  主要符号..........................  :

3 基本规定

4.1管道的牵制系数及水平力作用点

• 4.2 垂直荷载

4.3管道的水平推力

• 4.4 风荷载

• 4.5  冰雪荷载*

5地震作用和抗震计算

• 5.1  一般规定........

5,2截面抗震验算

• 6 有振动管道的管架

• 7 荷载效应组合

  管架计算

  
  

  .........................................................(45)

  
  

• 8.1  独立式管架

• 62 管廊式管架

• 63 吊索式管架

& 4 跨越管架

& 5 特种管架

9 管架基础

W 管架构造规定

• 11  管墩

• 12 管架的防腐蚀设计

• 13 钢管槊的防火保护层设计

附录A 采用∏形补偿器时固定管架水平推力计算公式…(81)

附录B 钢绞线技术规格.................................-_S

附录C 细石混凝土防火保护层和防火涂层的耐火极限-*(84)

附录D 本规定用词说明

条文说明

1 总 则

L 0.1为使化工和石油化工生产装置的管架、管廊、管墩设计做 到技术先进、经济合理、安全可靠、确保生产的要求9特制订本规 定6

L 0.2本规定是遵照国家现行的建筑结构设计各项标准、规范

的原则和规定并结合管架结构的特点制订的Q

L O* 3 本规定适用于地震烈度为8度和8度以下地区的大中型 化工和石油化工生产装置常用的管架、管廊、管墩设计。对冶金、 电力、轻工、纺织等有关行业的某些生产装置的管架亦可参考使

ErX

用0

L0∙4 执行本规定时’尚应遵守国家现行的有关标准和规范中 的相关要求。

1.0/ 管架设计应力求减少重复劳动，宜优先选用化工和石油 化工行业编制的钢筋混凝土系列管架通用图集和H型钢钢结构 系列管架通用图集。

2术语及符号

• 2.1 术语

• 2.1.1  管架

支承架空设置的管道系统中除管道外的全部结构的总称。

• 2.1.2  管墩

沿地面设置的高度约InI以下、采用实体结构支承管道的结 构的总称。

2.1.3管道

设置在管架或管墩顶面的全部工艺、热力管道的总称。

2.1.4刚性管架

管架柱的刚度较大，管架顶的变形不能适应管道受热变形的 需要，管道与管架顶部接触面产生相对位移，承受管道膨胀时产 生的摩擦力的管架。

X 1.5 柔性管架

管架柱的刚度较小，管架顶的变形能适应管道受热变形的需 要，管道与管架顶部接触面无相对位移，承受柱顶变位产生的水 平推力的管架。

2.1.6 固定管架

管道支座与管架为固定连接，不允许产生相对位移，承受区 段间产生的全部纵向水平推力的管架。

2.1.7中间活动管架（又称中间管架）

管道支座与管架接触面的连接可以滑动、滚动，允许产生相 对位移的管架。

2iL8  n形补偿器管架

设在管道纵向两楊固定管槊区间，大致于中央位置处，支承II 形补偿器管道的活动管架。

2, L 9独立式管架

相邻管架之间无纵向联系构件的管架称为独立式管架,适用 于管道刚度较大、根数不多、管道本身能自行跨越者。--.'

2.1.10 管廊式管架

-                              J-                                                                                       ¹

在相邻独立式管架间设置纵向联系构件，如纵梁或桁架，构

■- ■ ■

成空间怵系称为管廊式管架，多设置在装置区内，可为单层、双 层、多层。

23.11低管架

-                                                                                                                                                                  T                                                         -

管道保温层外缘至地面净距为5 ~ 2. 5m之间的管架。

2.1.12中管架

管道保温层外缘至地面净距为2. 5 ~5.Onl之间的管架◎

2—3 高管架

管道保温层外缘至地面净距为5, Om以上的管架。

2.1.14跨越管架

当跨越铁路、公路时，管道需升高支承在道路两侧的高管架

上,形成II型管道,该处高管架称为跨越管架点

2. L 15 吊索式管架

由独立式管架、斜吊索、水平拉杆、型钢横梁、端部斜拉索组 成的管架L般间距不大于9m。

2.1.16 长臂管架

根据管道允许跨距的要求，将独立式管架沿纵向伸出长臂, 并在其上安设横梁支承管道,此种管架称为长臂管架O

2. L 17 特种管架

支承直径大于等于50Omm、根数小于等于3根的管道，其高 度大于Iom的管架称为特种管架。

2.1.18 有振动管道的管架

管架上敷设的振动管道,其重量占全部管道重量的30%以上 时,即称为有振动管道的管架口

2. L 19纵梁式管架

沿管道轴向，在管架柱之间设置纵梁，并在该梁上或梁下根 据管道允许的间距，设置一定数量的横梁以敷设管径较小的管 道,该结构为纵梁式管架。

2. L 20桁架式管架

沿管道轴向，在管架柱之间设置跨度较大的桁架，并在其上

弦、下弦根据管道允许的间距，设置或悬吊横梁以敷设管径较小 的管道,该结构为桁架式管架。

2丄21 横梁

在纵梁、桁架等管架纵向联系结构上，为支诲管径较小的管 道而设置的支承构件,称为横梁。该横梁垂直于萱道的轴向。

2.1.22 固定管架柱间支撑

固定管架上,为了承受较大的水平推力而设置的柱间支撑。

Z L 23 管架柱

组成一棉管架的各柱称为管架柱,

2 L 24 摩擦力

由于管道受热膨胀，在管道支座与管架支承面之间发生相对

位移所产生的力称为摩擦力口

Z L 25补偿器弹性力

管道受热膨胀后，使补偿器压缩或拉伸变形，由于补偿器具

有一定弹性，必将产生方向相反的变形力并通过管道传递于固定

管架上,该力称为补偿器弹性力O

• 2.2 主要符号

2.2.1作用和作用效应

F_i—— 某单根管道的垂直荷载标准值；

G_i——横梁上总垂直荷载标准值；

-均布在柔性中间管架横梁上的水平推力标准值；

-均布在横梁上的管道垂直线荷载标准值；

-均布在刚性中间管架横梁上的水平推力标准值；

-作用在固定管架横梁上的水平推力标准值；

-作用在柔性中间管架上,由于柱顶变位产生的弹性 力标准值；

-作用在刚性中间管架上,由于管道膨胀产生的摩擦 力标准值；

F_mi——单根管道在第i个刚性中间管架上的摩擦力标准值;

F_rI -— 单根管道在第i个柔性中间管架上的弹性力标准值;

K—— 作用于柱间支撑的水平力标准值；

Ff-T滚动支座管道水平推力标准值；

F_n——管道的阀门、弯管及盲板等由介质产生的内压力标 准值；

Pb——管道补偿器反弹力标准值；

F：--根纵梁承受的拉力标准值；

Fi——每棉柱间支撑承受的水乎力标准值；

A)——单根管道时，区间内作用于纵向构件上的总拉力标 准值；

R——多根管道时•区间内作用于纵向构件上的总拉力标 准值；

如—-支承于尽端固定管架上,转弯管道的弹性力标准 值；

基本风压值；

作用在管架上的管道横向风荷载标准值；

VFU——作用在每根纵梁上的风荷载标准值； 旳2——作用在每根桁架上的风荷载标准值； 作用在每根柱上的风荷载标准值； 也——作用在竖向弯管风荷载标准値； S_li —作用在管道上的雪荷载标准值； S_tt ---基本雪压值；

G——冷凝水排放阀裹冰荷载标准值；

FE_t——管架横向计算单元的水平地震作用标准值；

G —横向计算单元的重力荷载代表值；

FIAB、FIBAS FlBC、FICB

•相应固定点A、B、C处的水平力标准值；

•管道温度作用标准值的效应；

-水平地震作用标准值的效应； 竖向地震作用标准值的效应； 重力荷载代表值的效应； 结构构件内力组合的设计值； 计算截面的弯矩设计值； 结构构件承载力设计值； 纵梁反力设计值；

2.2.2计算系数

μ——柱计算长度系数；

K₅ ——管道水平推力的牵制系数；

μ^f——钢与钢的滑动摩擦系数；

収—钢与钢的滚动摩擦系数；

风荷载体型系数；

M ——风荷载高度变化系数；

μ,^,₉—— 竖向弯管风荷载体型系数；

•纵梁风荷载体型系数；

-单楊桁架上风荷载体型系数；

•柱上的风荷载体型系数；

管道积雪分布系数；

管道温度作用水平推力的组合值系数；

桁架的挡风系数；

管道温度作用水平推力的分项系数；

重力荷载分项系数；

分别为水平、竖向地震作用分项系数；

承载力抗震调整系数；

钢材线膨胀系数；

相应于结构基本周期T_l的水平地震影响系数;

η ——不均匀分布系数。

2.2.3 几何特征

L——横梁长度；

L_I—— 所计算的管架距固定点的距离；

L_O——柱间支撑和各类杆件的计算长度；

LS——节点之间的中心距离；

I_i — 前后相邻管架间距篱之半;

Zh——竖向弯管高度；

I——横梁的间距；

H——管架柱的高度；

H_O—— 管架柱的计算长度；

/iɪ——纵梁的截面高度；

M——桁架的高度；

d —管道外径（包括保温层）； 出 —— 冷凝水排放管的外径（包括保温层）。

• 2 2.4 材料指标和应力

E——钢的弹性模量；

E_e——混擬土的弹性模量。

Z 2.5 其它

Tr —— 支架纵向或横向计算单元的基本自振周期;

Λ ——该揺管架所有支柱沿纵向的截面惯性矩之和;

一根管架中一根柱子沿管道纵向的截面惯性矩；

K.—— 横向计算单元的管架总侧移刚度;

g——重力加速度；

Λ——管架架顶位移;

S——单位力作用亍架顶时产生的架顶位移；

R ——固定管架至补偿器之间的中间管架数量;

固定管架上的管道数量;

T——管道安装时的温度;

截面回转半径。

• 3 基本规定

3. QA 设计管架、管廊、管墩时，应与管道、总图等专业共同配 合,合理确定管架、管廊、管墩的平面和空间布置,以及固定管架、 中间管架、管墩的位置、高度聘度等,以求得到最佳的结构方案。

- 「 、 -

3∙Q2 安全等级:管架及管墩宜为二级;支承输送高度有害和易 爰生次生灾害介质的管道的管架或管墩宜为一级。

3.0.3管架宜采用钢结构和钢筋混谜土结构，管墩宜采用钢筋 混凝土和混凝土结构。

X 0.4 管架'管墩材料的选用应满足下列要求： 管架及固定管墩不宜低于C25,基础及中间管墩不应低

基础位于腐蚀区域时不宜低于C25_o

钢材

受力钢筋宜采用HRB 400级和HRB 335级钢筋。

型钢、钢板*焊接结构宜采用Q235 - B ∙ F,当冬季计算温

度低于-30无时,宜采用Q235 - B ∙ Z;非焊接结构宜采用Q235 -A ∙ F,当冬季计算温度低于-3Or时,宜采用Q235-A * Z_O

• 3) 悬吊构件：吊杆、水平拉杆宜采用HPB 235级钢筋， 斜吊索及端部斜拉素釆用HPB 235级钢筋或钢绞线。

• 4)  螺栓：普通螺栓宜采用Q235-B钢，高强螺栓采用 8. 8级，地脚螺栓宜釆用Q235 -B・F钢，当冬季计算温度低于-

20^cC时,宜釆用Q235 - B，Z钢口

3焊条

D 手工电弧焊釆用的焊条应符合现行标准《碳钢焊条》或

《低合金钢焊条》的规定Q选用焊条型号时应与构件钢材强度等级

相适应口

× X焊条。

HRB 400.HRB 335级钢筋的坡口焊应采用E55 x X焊

管架布置的原则

1管架线路的布置，宜平行于厂区道路或装置区'的红线, 与排水沟、地下管线、电缆沟等协调。沿厂房附近布置时，管架柱 基础应避开厂房、构筑物的柱基础。

• 2 主要管架线路不宜穿越拟扩建的预留场地,并尽可能减 少与公路、铁路、河道等的交叉。

• 3 在丘陵地区的场地布置管架，应因地制宜注意地形特 点,避开滑坡区域和排洪口 ,可采用低管架或管墩。

4釆用低管架时，应使管道下部保温层的外缘至地面的净 距不小于0. 5m_o

5 在行人交通频繁的地段，宜采用中管架，管道下部保溫 层的外缘至地面的净距不宜小于2. 5m_o对设有纵梁的管架,纵梁 梁底至地面的净距也不宜小于2. 5m₀

6管架跨越铁路、公路时,可釆用H型高管架。

7在装置区范围内的管架，宜采用高管架，管道保温层下

部的外缘至地面的净距不宜小于5, OnI_G

8 管廊式管架的布置•应符合下列规定：

1）沿纵向设双列通长的纵梁或桁架,并按管道支承跨距的要

求设置一定数量的横梁。

2）伸缩缝间距：全钢结构或纵梁、桁架釆用钢结构，柱釆

用钢筋混凝土结构时不宜大于120m,全钢筋混凝土结构时不宜 大于Iom_O

3） 管廊宜在每个温度区段两端设置纵向柱间支撑。

4） 纵梁式管架纵向柱距宜为9 ~ 15m,基本柱距宜釆用

9m₀当柱距大于9m时,管架两侧的纵梁,应在上翼缘设置水平支

撑,可参见图3. 0. 5 - 1及图3. 0.5-2_O特殊情况时,纵向柱距可

按管道专业布置的实际需要,可不受模数的限制o

5）桁架式管架其纵向柱距宜采用12-24m,基本柱距宜釆

用15∏u桁架上弦宜设交叉形水平支撑，下弦宜在管架柱距左右 两侧横梁区段内设交叉形水平支撑。

9吊索式管架纵向柱距宜为9^12m,基本柱距宜采用9m.

中间悬吊横梁宜布置在1/3柱距处打

ʒ. 0∙ 5 1

三角形水平支撑

1——横梁；2——纵梁；4——交黑形水平支撑;

5——固定管染；6——中间横梁。

图3.0.5-2 交叉形水平支撑

IO由于生产工艺的要求，管道沿纵向需具有一定坡度时, 各架顶的设计标高成为变数。如采用钢筋混凝土结构，可调整管 架基础的埋置深度；对•于钢结构管架，设定柱脚底板距地面的净 距为150~350mm,以便选择统一柱高度的定型管架。

11 管架跨越道路、铁路的净空和管架外缘距路边的限值 应符合下列规定：

1） 跨越道路时，路面中心至管架结构下缘的最小净空为: 对主要道路不应小于5. Om; 一般道路且不是消防通道时不应小于 4.5m。管架外边缘距路肩的净距离不应小于Im。

2） 跨越铁路时,執顶至桁架下缘不应小于5. 5m,管架外边 缘距铁路中心线不应小于3. 75In_O

3） 特殊情况时，应考虑有可能通过的最大设备要求的净 空。

4） 对架空输电线路，管道顶外缘距线路的垂直净距：电压 为IkV ~ IOkV时,不应小于2. Om;电压为35kV ~ IlOkV时,不应

小于4. Onι;水平净距不应小于4. OinO

12 布置管架时应考虑电气电缆和自控电缆桥架敷设的需 要，以及生产扩建需要预留的位置。

3.0.6 管架、管墩的分类

1根据管道的工艺要求和受热变形后的特点，管架可分为 固定管架和中间管架，中间管架根据结构特姓又可分为刚性管架 和柔性管架。

• 2 根据支承管线的高度不同_J可分为低管架、中管架及高

管架。

• 3 管架按外形分类有:T型、II型、A型、单层、双层、多层以 及单根框架式或组合成立体框架等形式O

• 4 管架按纵向联系结构的分类有：纵梁式、桁架式、吊索式 等O

• 5 根据支承管线受热变形后的特点，管墩可分为固定管墩

和中间管墩O

3∙ (K 7 管架结构选型的原则

1根据工厂和装置的规模、施工的条件、建设周期等进行 技术经济综合比较后，确定釆用钢结构、钢筋混凝土结构或预应 力钢筋混凝土结构方案Q

2 当管道密集且管径小于φlθθmm的管道占较大比例时,

为了满足场地空间要求,需增大管架间距，宜釆用桁架式管架、纵 梁式管架.

3外形复杂，扩建、改造可能性较大的管架宜采用钢结构;

外形简捷且扩建、改造可能性不大的管架，可采用预制钢筋混凝 土结构。

• 4 大中型企业的生产装置区内的管廊*由于支承管线较 多,并适应改建的需要,宜采用桁架式、纵梁式钢管架。

• 5 桁架式、纵梁式钢管架，其节点连接一般采用焊接形式,

可先用安裝螺栓临时固定‘再行施焊；如施工条件许可_J梁柱等主 要节点优先考虑设计成刚结节点，并采用工厂加工，现场高强螺 栓连接的方式寸

6支承有振动管道的管架，管道需设置减振支撑，并宜采

用刚性管架。

7对于装置之间或通向火炬系统的管架，支承直径大于等 于500mm、根数小于等于3根管道时，可釆用高度大于IOm的特 种管架。特种管架应采用矩形格构式钢管架,按柔性管架设计。

8当管道直径小于15On_Im_t且数量不多时，可采用钢筋混 凝土沿纵向长悬臂式管架,并在其悬臂上设置钢横梁。

9固定管架应选用刚性管架。水平推力较小者可采用独立 式管架，较大者宜采用组合式空间体系结构、四柱式框架或纵向 为“A”字型式的空间结构,组合式结构宜采用型钢作柱间支撑。

10 当中间管架高度大于6m,且管线的热膨胀量较小肘，

宜采用柔性管架口

3.0*8 管架构件的模数宜符合下列规定:

• 1 横梁长度为0.25m；

• 2  柱高为().50m;

• 3 横梁跨度为0.50m；

• 4 沿管道的纵向柱距宜采用1. Om,横向柱距宜釆用O. 50m_α 3.0.9 管架梁、桁架的允许挠度值除按表3.0. 9采用外,管廊式 管架还应满足下列要求：在装置内沿管架纵向一个柱距内，管道 支点最大挠度之差不应大于30mm;在装置外该挠度之差不应大 于 40πιιn_o

≡ 3.0.9构件的允许挠度值

Zo―构件的计算跨度冲#

钢桁架廊筋混凝土桁架制作时巳预先起拱,可减去该起拱值咨

预应力混凝土梁可减去预加应力所产生的反拱值O

悬臂构件的允许挠度计算时采用的松为悬臂长度的2倍。

当钢筋混凝土管架柱脚为固接，梁柱节点为钗接时，管

架柱计算长度H = μH.其中H为柱子高度，按图3.0. 10确定/ 为计算长度系数•应按表3*0* 1。确定Q

表3.(λlO 钢筋混凝土管架、柱脚为固接■梁柱节点为钗接,

柱的计算长度系数3)

表中轴向、径向分别指管道轴线方向和直径的方向。

i≡

注：1

2 表中系数(L 25 ~ L 5)根据管道承受侧向支承作用的大小确

1

2

定,若管道重量大,根数多,剛取小值,反之取大值O

対于多层管架,最下层H值一般取基础顶面至最下层梁底的高度, 其它各层即为各层柱的净高C_J

3∙ 0.11当钢筋混凝土管架柱脚为固接，梁柱节点为刚接时，管 架柱计算长度系数应按表3. OUI采用。

表3∙αH 钢筋混凝土管架柱脚为固接,梁柱节点为刚接, 柱的计算女度系数(∣χ)

注:同表3.O. IO注口

3. (X 12 钢管架柱轴向计算长度系数应按表3. 0. 11的规定釆

用学径向计算长度系数应按《钢结构设计规范λ(GBJ 17)附表4. 2

规定采用口

• 3 Q 13 纵梁式、桁架式管架柱的柱间钢支撑的计算长度LO应 按下列规定采用:

1单角钢斜杆的计算长度LO^L 2 交叉支撑的钢斜杆的计算长度: 斜杆为压杆，其相交的另一杆受拉，当两杆在交叉点均不中

断时，A = 0∙5知

当两杆中有-•杆在交叉点中断,并与节点板搭接焊时，

Lo=O.7 L&;

在支撑平面外，IO=厶_O 其中U——节点中心的距离(交叉点不作为节点考虑)

注:对于单角钢支撑,平面内的长细比应采用最小回转半径;平面外的长

细比应釆用与角钢肢相平行轴的回转半径奇

3.0> 14 钢桁架各杆件的计算长度U=LB_Q

X 0,15 钢结构构件的长细比,不应犬于表3* O 15的容许值。

表3. 0.15 钢结构构件容许长细比Lo∕ι

刚性管架柱

柱间交叉支撑

200

300

表中i——裁面回转半径gm。

3.0.16 钢筋混凝土柱的长细比，不应大于表3. 0.16的容许 值。

表3∙ 0.16 钢筋混凝土柱容许长细比H_w∕b_sH₀√h

柔性管架柱 固定管架柱

表中：Z/ox. Hay——管架柱沿Iy方向的计算长度,cm;

6.Λ ——所考虑柱的截面边尺寸,c∏io对中间管架柱不小于2服叽 对固定管架柱不小于30c∏).

• 3. 0.17 钢管架柱沿径向的允许位移值规定如下：

  

  R-

  
  

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  管架上敷设的管道多于等于4根时,按图A L 3采用。

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  α 二

  i⅛≡

  全部管重量

  
  

• 4.1.3  n⅛4 管道水平推力牵制系数

注:主要热管系指支承的管道中直径较大且温度最高的该根管道。

• 4.1.4 敷设双层管道的管架,按图4.1.3査取牵制系数K时,α 值尚应按下列规定采用:

对柱：全部热管中选定一根主要热管重量与上、下层全部管 道总重量之比；

对梁：所计算的该层选定一根主要热管与该层上全部管道总 重量之比。

• 4,1.5

1

D

2)

处,焊接式在支承梁顶面,见图4.1.5-2。

3)地震作用位置为支承梁顶;纵梁为支座牛腿支承面,

4丄51

(a)挡板式                (b)焊接式

图 4∙ L 5-2

横向水平荷载作用位置

固定管架管道风荷载作用点位置取管道中心。

中间管架管道风荷载作用点位置取支承梁顶面。

作用在纵梁或桁架上的风荷载以集中荷载形式作用于 纵梁或桁架支座节点的支承面。

• 4) 地震作用位置为支承梁顶；纵梁、桁架为支座的支承面

处。

• 4. 2 垂直荷载

4. 2.1作用于管架上的垂直荷载,其中永久荷载应为结构自重；

管道自重；附件、保温层、防火层和管道内介质的重量；电缆和仪 表槽板重（由管道、电气等专业提供）；操作平台和走道板的自

重Q平台和走道板上的活荷载标准值可釆用Z OkN/m七试压时的

充水荷载可按实际情况采用费

4.2, 2管架横梁宜按均布线荷载进行计算，当有较大管道（如直

径大于等于30Omm的液体管道）、主要热管道作用在横梁上时, 应按集中荷载计算。在选择计算区段时，应考虑该区段的代表

性。垂直均布线荷载标准值（kN∕m）可按下式计算,见图4. 2. 2

(4. 2. 2)

式中 %—一均布在横梁上的管道垂直线荷载标准值，kN/m;

η——不均匀分布系数（L 1〜L2）；

• I --横梁的间距,m;

F_i—— 某单根管道的垂直荷载标准值,kN∕m;

L——较小管道的分布范围（不含直径大于等于30Omm 液怵管道的垂直荷载标准值）,m;

n —— 管道计算区段内的管道根数（一般取4根以上）_O

Fl 也 F&        FS

分〔 L E "为

（a）管道实际分布

FL风——较小管道的垂直荷载标准值Q

(b)管道垂直荷载计算简图

FS——较大管道的垂直荷载标准值,该管道计算区段长度为 管架的间距,kN;

Lz——集中荷载作用位置

图4.2.2 管道垂直荷载计算图

4. 2. 3 当管道上有积灰的可能时，对直径大于30Omm的管道, 尚应考虑标准值为O. 2kN∕m¹的积灰荷载口

4<3 管道的水乎推力

4∙3∙2中间管架由于柱刚度不同，分为刚性中间管架、柔性中间 管架,可由下式进行判别：

FA R时 为柔性中间管架        (4. 3. 2-1)

E_OWFf时 为刚性中间管架        (4.3.2~2)

式中 F_lB——作用在刚性中间管架上,由于管道膨胀产生的摩擦 力标准值(kN),见式(4.3. 3)；

Fi——作用在柔性中间管架上,由于柱顶变位产生的弹性 力标准值(kN),见式(4. 3. 5 - 1 ~ 4. 5. 3 - 3) Q

4.3. 3 刚性中间管架水平推力标准值应按下式计算：

Fm = Kj ・ GI ∙ μ^f                       (4, 3. 3)

式中 Gx——正常操作时作用在一根管架横梁上的总垂直荷载

标准值,kN；

μ^t——摩擦系数,钢与钢滑动接触时采用0.3;

K_i——牵制系数(见4 1.3和4丄4儿

4. 3.4 均布在刚性中间管架横梁上的水平推力按下式计算: J

如 ≈-p^t-                     (4. 3. 4)

式中 F_BI---按式(4. 3. 3)计算,kN;

L--横梁长度，m;

如——均布在刚性中间管架横梁上的水平推力标准值，

kN∕m₀

4•& 5柔性中间管架水平推力为柱顶弹性力月标准值

1钢筋混凝土柔性中间管架水平推力标准值按下式计算:

_r 3Ecl∆ I K_j                       八

Ff = --------^U - n           (4.3.5 -I)

H

式中 n--棉管架柱子的根数（一般为2）;

H ——管架柱的高度,当双层管架时,为基础顶至主要

热管所在横梁顶面的高度’em;

Al—— 主要热管在所计算的管架顶面处的膨胀量,cm;

ɪ --钢材的线膨胀系数（毎升温I^（C）CX=L2x103

Tg—— 主要热管受热时的最高温度,P ;

T —管道安装时的温度,Y ;

Fr ——作用在一榆柔性管架上，由于柱顶变位产生的弹

性力标准值,kN;

一棉管架中一根柱子沿管道纵向的截面惯性矩.

CIn⁴ o

2 钢结构柔性中间管架水平推力标准值按下式计算:

4.3.6均布在柔性中间管架横梁上的水平推力按下式计算:

1单层柔性中间管架横梁的水平推力

(4∙ 3. 6)

2

1）

2）

、地时,则非主要热管在横梁上水平推力仍取q_f值。

4.3.7 固定管架横梁上的水平推力应包括下列数值：

1管道补偿器的弹性力标准值∑KΛN;

2关闭阀门时，管道的阀门、弯管及盲板等由介质产生的 内压力标准值ΣF_β,kN;

• 3 管道变形时在刚性中间管架上的摩擦力标准值总和为 言如，kN；如为柔性中间管架，则为柔性管架的弹性力标准值总 SIiF_ii, kN,即由固定管架至补偿器间各柔性中间管架的变位反 i=l

力之和。

固定管架的水平推力F,一般均由管道专业计算提供

值，再由结构设计者根据中间活动管架的特征、管道布置具体情 况按重载式（端部固定管架）、减载式（中间固定管架），自行计算 出言Fmi或客F_fi（式中H为补偿器至固定管架间中间管架的个 数）,相加后组成固定管架的总水平推力F值,见附录Ao

4.4 风荷载

4.4.1作用于管架横向的管道风荷载标准值,应按下式计算:

(4. 4.1)

式中 W_k——作用在管架上的管道横向风荷载标准值,kN;

M一一风压高度变化系数,按表< <1-2选取】

Ir_O---基本风压,kN∕m²;

d ——管道外径（包括保温层），多根管道取平均外径,m;

h -一管道跨度（若管架两侧的跨度不等时,取平均值）广

表4.4,1-1 风荷载体型系数丄

注：1 上述X值适用于μ_lw_od²⅛0. 015的情况。当μ.w_fld⅛O. 002时，χ 应乘以L 7,当0.002 <μ_t^d² CaDl5时,可按中间插入法计算“

表4∙4 Ir 2 风压高度变佐系数IX_t -ɪ-

土 土 J∙r.L -Z丄… "" -                 ^v~~ ^^p - ^{- -} "3 ^ - ∙^j⅛         _J-               ʃ

注:地面粗糙度分为A、B、C三类：               ,

Wt = it 2W^ro Zh 2 d ɔ ■ B^ * Z

■ •    -    /

；                     -"

作用于竖向弯管的风荷载标准值,kN况用应梁顶 面；

_JUS——竖向弯管风荷载体型系数,可取0.7；

k--竖向弯管高度冲。

，二：                                               "it    ` r ɪ J 丄

注“ 上述μJ值适用于μ₁w_od²⅛0. 015的情况。当μ√w_（Idy（X 002时,

-     I-X                                                                                                                                 ¹                             ■                ~

^,,                                                                                                                                                                                                                                               I

置应乘以LL当0.002 <μ<wod² <0.015时,可按申面插入法计

-宀’                      -

I 1                                                                              , ■.^ι-æ

算.

2当有双层弯管时,下层弯管纵向风荷载可参见式（4・4.2）计算,

「—作用点在下层梁顶面O

W_t

跨越管架的风荷载

式中FTL₂——作用在每幅桁架上的风荷载标准值，kN； 加2——単根桁架构件的体型系数伽2 = φμ_ti 加 ——对型钢杆件可取L3,

φ^A_n∕A桁架的挡风系数;

A=h 土为桁架的轮廓面积,m%

A₂——桁架的高度，ɪɪu

3 作用在每幅柱上的风荷载按下式计算:

W_I - ∕Iz∕^B3W_ob

式中 _Wt--作用在每根柱上的风荷载标准值ΛN∕m;

μz——柱的风荷载体型系数，每根柱可取L3；

b ——风荷载作用方向的柱截面宽度，m_c3

45 冰雪荷载

(4. 5.2)

S_t--作用在管道上的雪荷载标准值,kN∕m;

μ_τ——管道积雪分布系数可取^ = O.7;

S_O ——基本雪压值ΛN∕m²;

d --管道外径（包括保温层）,m°

在设有冷凝水排放阀处，在寒冷地区须考虑阀门裹冰的

乱——冷凝水排放管外直径（包括保温层）,m_o

A =h山为桁架的轮廓面积，m∖

A₂——桁架的高度,m°

作用在每楊柱上的风荷载按下式计算:

(4.4.3-3)

作用在每根柱上的风荷载标准值ΛN∕m;

皿3——的风荷载体型系数，每根柱可取L3;

b ——风荷载作用方向的柱截面宽度，m₀

4.5 冰雪荷载

(4. 5.2)

作用在管道上的雪荷载标准值,kN∕m;

μ_r——管道积雪分布系数可取Zir = O. 7;

S_ef ---基本雪压值,kN∕m%

d --管道外径（包括保温层）,m□

在设有冷凝水排放阀处，在寒冷地区须考虑阀门裹冰的

式中 α—冷凝水排放阀裹冰荷载标准值,kN ；

dι——冷凝水排放管外直径（包括保温层）,m_c5

5地震作用和抗震计算

5* 1 一般规定

5.1.1对抗震设防烈度为8度和8度以下的地区，一般管架可 不进行抗震验算,但应按现行《构筑物抗震设计规范》(GB 50191) 釆取抗震措施。符合下列条件之一者应进行横向水平地靂作用验 算:

• 1 管架上直径大于等于50Omm的管道多于或等于三根

.

时；

• 2 容易产生较大次生灾害的单根管道，直径大于等于 50Omm 时 J

• 3 管架上有直径大于等于IOOOmm的管道时；

4管架顶部支承空冷器等重型设备时；

5设有重型顶盖的管架；

三层及三层以上管架应进行横向及纵向地震作用验算；

符合5. L 10中所规定的管架,应进行竖向地震作用验算。

5. L 2 管架抗震设防类别宜取丙类。

5.1.3钢筋混凝土框架式管架的抗震等级，固定管架宜为三级， 中间管架宜为四级。

5.1.4管架抗震计算的荷载按实际荷载地分为单元计算。

5.1.5高度大于的独立式特种管桀应进后纵、横向的地震 作用的计算。

5.1.6敷设有单层或多层管道的管架结•构，横向可按单质点体 系计算其基本自振周期。

5.1.7 在计算地震效应时管架的重力荷载代表值，应按下列规 定采用：

1永久荷载

D 管道(包括内衬、保温层和管道附件)和操作平台，可釆 用自重标准值的100%；

• 2)

  ∣≡

  
  

• 3)

• 4)

管架结构基本自振周期

管架横向计算单元的基本自振周期,可按下式计算:

(5・ L8-l)

Tk——管架横向计算单元的基本自振周期,S _J .G 一横向计算单元的重力荷發代表值,kl‰ 两层以上管架须相应按下式计算：

n-l Hl

G = Gn +W (-^-) ²G

式中 Gn--顶层重力荷载代表值,kN;

Gi--质点i的重力荷载代表值,kN;

板一顶层高度;m;

Hi--质点Z的计算高度,m;

K——横向计算单元的管架总侧移刚≡ΛN∕m;

g——重力加速度,取9∙81m∕s%

5. L 9 管架横向计算单元的水平地震作用标准值

管架横向计算单元的水平地震作用标准值,可按下式计算:

FEJ_E = Ct_jfG

式中 FE_t——管架横向计算单元的水平地震作用标准值,kN;

管架结构的地震影响系数,应根据地震烈度、场地 类别和结构自振周期等按现行的《建筑抗震设计 规范Xgbj soon）确定。

5* L 10 竖向地震作用

当抗震设防烈度为8度时，大宜径管道的跨度大于或等于

24m、管廊式管架的桁架跨度大于或等于24m以及长悬臂管架等

应验算竖向地震作用，其标准值可采用重力荷载代表值与竖向地 震作用系数的乘积，竖向地震作用可不传至基础O竖向地震作用

系数,可按表5. L 10采用b

表SLL 10 竖向地震作用系数

注:括号中数值用于设计基本地震加速度为0 30g的地区◎

5- 2.1地震作用效应与其它荷载效应的基本组合

地震作用效应与其它荷载效应的基本组合,可按下式计算:

S = VgSge ÷ WEhyEb‰_c + /evSevi= + Uy5上       （5. 2. 1）

式中 S ——结构构件内力组合的设计值；

Yg——重力荷载分项系数,一般情况下应采用1. 2;当重 力荷载效应对构件承载能力有利时,宜采用1. 0; 当验算结构抗彳顷覆或抗滑时,宜采用0.9;

SGE--重力荷载代表值的效应；

肽、小——分别为水平、竖向地厦作用分项系数,可按表

5.Z 1采用；

SEllK  水平地震作用标准值的效应；

SEM—竖向地震作用标准值的效应；

Tt—管道温度作用水平推力的分项系数•可采用L0；

&——管道温度作用（按4 3节确定的水平推力）标准值

的效应;

欢一管道温度作用水平推力组合值系数,单根热管时

采用L 0;多根热管时采用0. 8_o

咏平地震作用组合值系数;对于固定管架,纵向水 平地震作用与管道水平推力组合时采用0. 5■其余

情况采用1.0o

表5eXl 地震作用分项系数

5.2.2 管架结构构件截面抗震验算

II*

(5,2* 2)

γ_M—承载力抗震调整系数,可按表5.2.2采用臼

表5.X2 •构件承载力抗震调整系数表

注:当仅按竖向地震作用计算时,结构构件承载力的抗震调整系数均采用Q 9

6有振动管道的管架

6.0.1有下列情况之一者应定为振动管道：.

• 1 直径大于或等于20Omm的蒸汽管道；

2往复泵输送液体的管道；

3时停时开,扫线频繁的管道；

4活塞式压缩机输送气体的管道；

5生产过程中突然升温增压的管道（如紧急放空管道、连 通至火炬的管道）；

6使用“快速切断阀”的管道;

温度大于200%；的高压管道。

& α 2 振动管道的作用点宜按下列部位确定:

1 往复泵或活塞式压缩机的出口处;

2加热炉主管道出口处；

设有安全阀或减压阀处;

4设有降压孔板处;

5 管道直径改变处;

6管道三通连接处;

7管道垂直或水平的弯头处。

以上时,可定为有振动管道的管架。此种管架宜釆用桁架式、纵梁 式的钢筋混凝土管廊或钢管廊，中间管架宜釆用刚性管架，管架 两端应设钢柱间支撑■见图8∙2.14_o

6.0.4 对有振动管道的管架,宜按照下述原则进行计算:

1当有振动管道的管架未采取减振措施时，振动管道的垂 直荷载和水平推力的标准值应分别乘以1* 5的动力系数。

• 2 当振动管道设有限制振动的管卡或采取其它减振措施, 釆用结构型式符合6.0. 3要求时，振动管道的垂直荷载和水平推 力应分别乘以L 3的动力系数。

• 3 管架的自振频率应与振动管道的脉冲频率避开±20% , 对多根振动管道的管架则应分别避开各自管道的脉冲频率± 20% „

4计算基础时可不考虑振动影响。

_Jf

7荷载效应组合

7. O∙ 1管架设计应按承载能力极限状态和正常使用极限状态分 别进行荷载效应组合。

7. 0.2 管架基本荷载分类、代号、分项系数，应按表7. 0.2确 定口

表7.0.2 荷载代号及分项系数

注"(i)√2)√5)中均不包括振动管道的有关荷载；

2 平台、走道板上可不再考虑雪荷载。

L 0. 3 承载能力极限状态效应组合,宜按表Z 0. 3规定P

表7.0<3 承载能力极限状态效应组合

I

支承有振动管道的管架组合时,已按6.规定乘以动力系数' 风荷载-般考虑横向作甬•并具有正反不同方向*对于具有支承 竖向弯管的管架,应按4. 4. 2规定计算纵向风荷载。

在组合时■对水平推力、管道膨胀弹性力 横向■纵向地震作用均 具有不同向作用，相应取其不同的编号

可变荷载的组合系数在上表中已取0. 85.纵向地震作用于固定 管架上 与管道水平推力组合时采用由5口

表中代号为(5)J6) J7) J8)四类荷载在计算时尚须考虑5.2.1 的规定,乘以温度作用产生的水平推力的组合系数也,单根热管 时釆用L们多根热管时采用。8<₁

表中代号(1)永久荷载分项系数,当组合效应对结构有利时,可将 前面的E2系数改为LQ「当验算结构抗倾覆或抗滑移时,系数改 ⅛ 0₊ 9o

分期建设时，应考虑各期工程的实际情况,按表7. 0, 3进

表7. Oe 5正常使用极限状态短期效应组合(标准组合)

注】1中间管架、固定管架上支承的管道■均应考虑充水试压荷载,

2 详见表Z 0.3注矶

8 管架计算

&1 独立式管架

& 1.1独立式管架的内力应分别按平面内、平面外计算。

8.1,2 钢筋混凝土 H型、H型管架，在平面内：当梁柱为皎接、 柱和基础为固接时，管架内力应按排架结构计算，柱子计算长度 系数按表3; 0. 10釆用。当梁柱为刚接,则应按框架结构进行内力 分析,柱子计算长度系数按表3、（IU采用。

在平面外:柱子按上端自由下端固定计算。

横梁在水平荷载作用下产生扭矩时,两端应按固定计算。

8. L 3 钢结构II型、H型管架，在平面内：当梁柱为刚接，柱脚 和基础为固接时（如采用四根地脚螺栓，该地脚螺栓布置在钢柱 截面以外，柱脚构造能承受弯矩时），应按框架结构进行内力分 析，柱子计算长度按《钢结构设计规范》（GBJ 17）附表4. 2规定, 此时取Kz = 8。

在平面外：柱子应按上端自由下端固定计算，柱子计算长度 按表3. 0. 11采用O

如柱脚平面内为钗接（即将两根地脚螺栓布置在柱沿轴向中 心线上），应按下端为铉接的框架计算，柱子计算长度按《钢结构 设计规范》（GBJl7）附表4.2规定,取长2 = 0。

在平面外:柱子计算长度按表3.0. 11采用。

8.1.4 经内力计算后，柱子按双向偏心受压构件计算，对于 型管架柱，必要时尚需进行抗扭计算。中间管架梁按双向受弯构 件计算,当水平荷载作用下的弯矩My≤0. IMX（MX为垂直荷载作 45

用下的弯矩｝时,可按单向受弯计算_C）固定管架梁按双向受弯兼受

扭计算曰

& L5 中间管架的计算简图如下:

注：L图中竖向荷载Gl和水平推力仅表示荷载作用方向,不表示

集中荷載或均布荷载◎图中未表示梁柱连接方式（以下各简图亦

2.风荷载W■、吐、水平荷载P_In具有不同方向的作用,

Eq

Gl

G_I

图 8∙L5-3

单层中间柔性管架计算简f

G₂                       C            K_i∆L_i Kj∆∆ _

(a)                          (b)              (C)      (d)

(_a)——斜视图；(b)——正面图；

(C)——主要热管在上层；(d)——主要热管在下层。

8.1.6

力F应按4. 3. 7计算，宜要考虑固定管架两侧传来的水平推力叠

加时方向的不同。

8.2 管廊式管架

8.2.1管廊式管架应采用钢结构体系或钢筋混凝土结构体系, 由纵梁或桁架、横梁和独立式管架组成。独立式管架一般为双柱 式,固定支架为4柱式,如图8. 2.1所示。

1——纵梁或桁架；2——横梁；3——柱间支撑；

4——独立式管架；5——补偿器；   6—管道困定点。

图8.2.1 管廊式管架纵向示意

8. 2. 2管廊式管架支座的设置

根据管道敷设要求，纵梁或桁架的支座可设在柱顶或柱身的 牛腿处。

桁架的支座斜杆宜采用升杆，即支座斜杆为压杆，以减少支 柱的计算高度。

8.2.3结构构件型式选用的规定

当采用钢结构体系时，桁架式管架的桁架可采用无节点板 式，上下弦杆宜采用H型钢、T型钢,腹杆宜采用H型钢或钢管, 纵梁式管架的纵梁宜采用宽翼缘H型钢梁或腹板焊成蜂窝形的 钢梁,横梁宜采用型钢,柱宣釆用H型钢。

当为钢筋混凝土结构体系时,其纵梁或桁架、横梁、独立式管 架等均宜采用预制装配式结构，纵梁或桁架跨度等于或大于15m 时，宜采用预应力钢筋混凝土结构，但不宜用无粘结预应力钢 筋O

8.2.4 竖杆的设置

当管廊式管架支承的•管道直径小于IOOmm的数量较多时, 为增加管道布置，同时不设中间一层纵梁，可沿上下层纵梁之间 设置若干竖杆支承中层横梁。

3——竖杆；   4——支柱•

图8. X 4 加设有竖杆的管廊式管架横断面图

8. 2.5 连接形式

纵梁或桁架与支柱的连接宜为钗接，横梁与纵梁或桁架的连

接宜为皎接或悬吊连接。

8∙2∙6 柱间支撑

管廊式管架应在每个温度区段两端设置柱间支撑,承受管线 的不平衡水平推力。

8.2.7柱间支撑应采用型钢,支撑杆件的选取宜按单、双角钢（IL 型）、槽钢、'工字型钢、H型钢顺序选取,有条件时可选管状截面的 支撑。支撑的形式一般采用K字形,如柱间距较大时,可采用带再 分杆的K型或交叉形支撑。

8.2.8 电缆和仪表槽架宜设于管架的最上层，可一侧设置或两 侧设置,管架设计时须考虑其垂直荷载和作用在其上的风荷载。

& 2.9管廊式管架,当柱与纵梁或桁架为饺接时,管线的不平衡 推力和纵向地震作用由柱间支撑承受，柱可按单向偏心受压构件 计算。

8.2.10管廊式管架计算单元的确定

管廊式管架一般以一个温度区段作为一个计算单元。横梁承 受管道的竖向荷载和水平推力，按双向受弯构件进行计算。固定 点宜设置在有支柱的横梁上，对固定管架的横梁，尚应计算由水 平推力所产生的扭矩。

8.2. ∏ 管廊式管架的纵梁或桁架,承受管道轴向水平力和由横 梁所传递的垂直荷载，以及转弯管道所传递的荷载，由于水平力 作用在横梁顶面，应计算偏心而引起的附加弯矩，因此应按拉弯 或压弯杆件计算。

8.2.12 管廊式管架的桁架上部支承管道时,管道轴向水平推力 由桁架上弦杆承受，部分转弯管道的水平推力则由桁架上弦水平 支撑承受。

& 2.13每计算单元内,纵向构件承受的最大管道轴向水平推力 计算方法如下：

1单根管道时,按下式计算:

PLl=O 8堂 E_ni             (8, 2. 13-1)

)⅛i

2 多根管道时,按下式计算：

r

FLWFu               (8∙2. 13-2)

式中 FL_I——单根管道时,区间内管架纵向构件上承受的推力 标准值,kN；

多根管道时,区间内管架纵向构件上承受的推力 标准值,kN；

单根管道在第i个中间管架上的摩擦力标准值

(kN),可按4. 3. 3计算；

如为柔性管架时,F遂改为F_fS按4.3.5计算；

π— 固定管架至补偿器之间的中间管架数；

n^,—固定管架上的管道数。

管架上纵梁均成双出现，每根纵梁承受的水平力标准值宜按

下式计算：

FJ = L 2 X 0. 5 Fl ≈ 0∙ 6 Fl

式中1.2——管道不均匀分布系数。

8.2.14柱间支撑的水平力宜按下式计算：

柱间支撑除增加纵向刚度和稳定性外，主要承受管道和纵梁

(或桁架)传来总的不平衡水平力。一个温度区段受力如图

8. 2. 14 所示:

1—ɪ柱间支撑；2—固定管架；3一中间管架；4—管道固定点d a%b一补偿器O

图8. X 14 柱间支撑受力示意

水平力标准值(kN),由Fb和码组 成,管道专业提供。

支承于尽端固定管架上，转弯处的管线弹性力标

准值,kl‰由管道专业提供。

一个温度区段,可沿补偿器切为几段计算Q如图8.2. 14中补 偿器a以左的管道水平力F_tAB由柱间支撑A承受，补偿器b以右 的管道水平力(-Fo+ X F∖)由柱间支撑C承受,Lb之间的管道 IMj_L

水平力(1 FtBA + FtBC)由固定管架柱B承受_Cl

柱间支撑一般均采用两根，每棍I柱间支撑的水平力标准值计 算如下：

式中1.2——管道不均匀分布系数。

F,―相应各固定点处管道传来的水平力标准值(kN)。

8.2. 15 柱间支撑设计的规定

1柱间支撑宜按受拉构件设计,对于地震作用或有振动管 道的管架,柱间支撑宜按中心受压构件设计。

2 柱间支撑的计算长度须满足3. 0. 13的规定Q

中间管架承载力计

中间管架承受的荷载由横梁上的垂直荷载、横梁上的水平推 力(刚性管架为F心柔性管架为Ff'风荷载以及纵梁传来的反力

组成。计算简图如图8.2.16所示。

例用成——垂直荷载,按式(4. 2. 2)计算;

J

作用于上层管道上的风荷载,按式(4.4*1)计算;

In -—作用于纵梁上的风荷载,按式(4 4 3 T)计算;

作用于管架柱上的风荷载,按式(4.4 3-3)计算;

R ——纵梁反力,纵梁计算时确定,

8.2.16 管架计算简

2承载力计算

D当纵梁与支架柱顶部处于同一水平面时、管架柱不承受 轴向水平推力，可按单向偏心受压构件计算。如所在地区为软弱 地基时,沿管架径向，柱和基础的连接宜做成较接，可采用两个地 脚螺栓布置在柱沿轴向中心线位置上（见图9.0.6 Y-Y轴）， 形成钗接,柱底不产生弯矩,使基础受力合理。

2） 当纵梁布置在下层位置时，须考虑柱在纵梁位置上，由 上层固定管道水平推力对柱产生的弯矩，并应验算纵梁支座处柱 截面的承载力。

3） 剪计算。

4）

& 2.17

两侧传来的水平推力方向相反；柱上则承受两侧纵向构件传来的  `

J 水平力,按&Z 13计算匸                            ：

8.3 吊索式管架

&11吊索式管架由水平拉杆損吊索、型钢横梁和独立式管架 组成（图8.3.1）,管架间旋不宣大于9m,适用于敷设管道直径小 于IOOmm且数量不多、无高温高压管道时C_l

柱顶斜拉索α

8—a - b为水平力最大区间i 9一管道；IO

8.3.1 吊索式管架示意

&3忑 横梁彳吊索等构件设计 吊索系统筒图如图一 8. 3. 2 - 1所ZKO

■                I

1 I

2

1——横梁；2——斜吊索；3——水平拉杆；4——端部斜拉索;

5--柱顶斜拉索：

6—端部固定管架;

7

花篮螺丝。

详图

8—环形钢筋；    9——螺丝双面调紧,横梁不得移动口

图8. 3.2-1 吊索系统简图

1横梁承载力计算

1）计算简图

8. 3, 2-2 所示。

F_ta—水平推力标准值,kN。

2）承载力计算

横梁在垂直荷载及水平推力作用下，均按简支考虑，截面按

双向受弯构件计算0

2斜吊索计算

1）斜吊索内力（图8. 3.2-1）,可按下式计算:

式中 Fl--根吊索的内力标准值,kN;

θ ——吊索与水平拉杆间夹角,不宜小于35。。

2）斜吊索截面,按下式计算：

(8. 3.2-2)

式中 Fk—— 吊索的拉断力设计值,当采用圆钢筋时;

Fo 二— H₀

式中 队——水平拉杆的根数,一般为2根々

哥N2∙ O   .             （& 3.2-8）

FO

^J --■ - '

式中 F_il——水平拉杆的拉断力设计值，当采用钢钗线时，按附

彖B中表B采用,当釆用钢筋时,钢筋截面积按下式计算：

4端部斜拉索计算

1）端都斜拉索（图83 2・3）内力标准值河按下式计算:

式中 F_l —固定管架承受的管道传来的水平力标准值,按

4. 3. 7计算,kN,由管道专业提供；

α^z——端部斜拉索与管架艾柱夹角；

M 一-端部斜拉索与地面夹角,不宜大于60°;

端部斜拉索根数,与水平拉杆相同,双柱为2,单柱 为L

2）端部斜拉索截面.可按下式计算：

⅛2. 0

(8.3.2-11)

端部斜拉索的拉断力设计值（kN）,当采用钢胶线

时,可按附录B中表B取用，当采用钢筋时,钢筋截面积可按下式

I

I

(&3・2」12)

I

5柱顶斜拉索计算 1）柱顶斜拉索（图&3.2-1）内力,可按下式计算:

_Ff _ JF^TL * cosθ M ~∖inβ~

式中 F— 柱顶斜拉索的内力标准值,kN； β —— 柱顶斜拉索与管架柱的夹角。

2）柱顶斜拉索截面,可按下式计算：

(8. 3.2-14)

式中 Flr-斜拉索的拉断力.当采用钢钗线时'可按附录B中

表B取用,当釆用钢筋时_I钢筋截面积可按下式计 算：

AaFk 2.0 F^t

^A^-—

8.3.3吊索式管架,为加强横向稳定性,将斜吊索与中间横梁连 接点位置朝向管架纵向中心线移动一定尺寸设置,见图& 3. 3_o

l≡i

α>15^o

1——中间横梁；2——斜吊索；3——水平拉杆;

4——吊索管架；5——管架纵向中心线。

图&3・3 斜吊索移置平面示意

8. 3.4 管架支柱设计

吊索管架中的管架部分，可根据所釆用的管架型式，按本章 相应的独立式管架进行设计。此时,管架柱不承受纵向水平推力, 只承受由斜拉索和吊索传来的分力。当一侧吊索松弛或不设柱顶 斜拉索时（图& 3. 4）,应验算在水平拉杆处的柱截面承载力。

松弛

(b)不设斜拉索示意

水平拉杵处柱截面的内力.可按下式计算:

M=F1 ∙ cosθ * h            (& 3. 4 - 1)

N=f∖" sinθ

如图8. 3. 5所示,锚板尺寸须满足下式要求，即

式中 N_I—锚板自重,计算如下:

(8.3?5 -2)

（83 5-3）

*戏、--钢筋混凝土及土的单位体积重度ΛN∕m³}

φ—回填土内摩擦角；

%、V_i— 锚板及填土的体积狀。

锚板可按中间为支点的悬臂板进行承载力计算。

F

回填土分层夯实7 > 16. 5kN∕m⅛

锚板受力示意

83 6 作用于吊索固定管架上的水平力,对中间固定管架“p”按 下式计算(见图8.3,6)：                        !

(8. 3∙,- 1)

式中  F_u--作用于中间固定管架的不平衡力标准值十

kN;

FBc、FBA ^~ ——固定管架上固定管道单侧的水平推力标*值,

I

kN;按4.3.7计算,作用于横梁上；    I

计算尽端管架“C”时按下式计算：

n

Fl2 二 — FCB

n

式中 XFl₎——尽端固定管架管道转弯处的弹性力标准整L IHI                                                                                                >

kN；                                        )

作用于尽端固定管架上的不平衡力标椎由,

kNo

如固定管架和补偿器布置对称时，中间固定管架水平R相互 抵消，因此中间固定管架截面和配筋量可同中间管架。但樂顶面 设置的埋件仍须按固定管架横梁的要求设置P

&4跨越管架

84 1 跨越管架和紧邻的第一个低管架（见图氏4」）的垂直荷 载和水平推力标准值均应分别乘以1. 5的增大系数,若有振动管 线时,则不必再乘1. 5的动力系数_（J

注:本条所指的跨越管架包括跨越道路、铁路和支承有立式∏型补偿器

处的跨越管架及其紧邻的第一个低管架。

18.4,1 跨越管架纵向示意

8.4.2 跨越管架中的高管架，计算管线水平推力时宜按以下两 种情况考虑：

1不带桁架或纵梁的跨越高管架柱宜按柔性管架设计,计算 架顶变位时,管道长度取•妃    O

2桁架式跨越高管架架顶水平推力为桁架所平衡,计算管架

柱时管道水平推力可不予计算，但计算桁架时须考虑此项水平推 力Q

&4 3 支承有振动管道或易燃物料管道的跨越管架，须设置具

9 管架基础

9.0.1管架基础宜釆用独立式钢筋混凝土。当管架基础的底面 尺寸较小时，亦可采用素混凝土刚性基础；对软弱弛基或柱间净 距较小时,可采用联合式钢筋混擬土基础。

9.0.2基础埋深应考虑工程地质和水文地质条件，最小埋深不 得小于700mm,W冷地区须埋置在冰冻线以下。

9.0.3与工艺装置结构或高塔相邻的管架，应考虑装置结构基 础或高塔基础与管架基础差异沉降造成的危害。对支承有高温高 压、振动管道的管架,其基础宜与装置基础或塔基础联合设置,或 在地基处理时,共同考虑。

9.0.4管架基础可不作地基变形计算。但当大型且顶层支撑重 型设备的管廊位于软弱地基时，宜作地基变形计算。控制相邻柱 基沉降差不大于0∙ 003L（L为相邻柱基的中心距离）。

9.0.5中间管架的地基承载力计算,应符合下列要求：

(9. 0.5 — 1)

相应于荷载效应标准组合时,基础底面处的平均 压力值,kN ∕m²;

Λ ——修正后的地基承载力特征值_fkN∕_m²_o

受偏心荷载作用时，除符合式（9.0. 5-1）的要求外，尚应符 合下式要求：

(9・ 0.5-2) 式中 P_BlM——相应于荷载效应标准组合时,基础底面边缘的最 大压力值,kN Zm²₀

9.0.6固定管架受力方向的基础底边与地基脱离尺寸的规定及 地基承载力计算：

1与风荷载组合时，受力方向的基础底边脱离尺寸与其相 应基础底边边长之比不应大于l∕5o

2 与地震作用组合时，受力方向的基础底边脱离尺寸与其 相应基础底边边长之比不应大于1/4。

固定管架基础当考虑基底脱离区影响后的基底压力按下式 计算：

N * Gτ f GW

Pnt_aI = 0, 35------------≤ L 2/

GG

式中 Pm_aX--基础底面边缘的最大压力设计值,kN∕m²;

Cy ⁼

偏心距(m) J十算公式如下:

(9.(λ6-2)

(9. 0.6-3)

My— 作用在基础底面沿X及y方向的弯矩设计 值,kN —m；

N——作用在基础上全部垂直荷载设计值,kN;

Gr 一 基础及其填土的自重标准值,kN；

GW ——如地下水高出基础底部时,地下水对基础产 生的浮力标准值,kN。

基础宜埋置于地下水位以上，当地下水具有腐蚀作用时,

10管架构造规定

IO_t o. 1钢筋混凝土管架横梁截面应采用矩形,最小截面尺寸宜 为150(宽)X 200(高)mm,悬臂梁宜为变截面。

10,0.2 钢筋混凝土管架柱最小截面宜为200 X 2。Omm,受力纵 筋不得小于4φl2_o对预制管架柱,应验算运输吊装过程中的承载 力,构件自重除乘分项系数外,应再乘以动力系数1.5。

10.0.3受力钢筋混凝土保护层最小厚度,应符合下列规定： 管架梁、柱：35mm;

有垫层的基础：50mm;

无垫层的基础：70mm_o ■ √

10.0* 4 钢筋混凝土管架的箍筋,应符合下列要求:

1 “T”型管架柱和横梁、固定管架横梁的箍筋,应做成为封

闭式的抗扭箍筋口

2下列范围内柱的箍筋间距不应大于IoOnIm_J箍筋直径不 应小于φ8_o

• 1) 固定管架、“T”型管架、跨越管架和主要支承振动管道的 管架以及抗震设防烈度为8度区的管架,在柱顶以下50O_min和柱 底至地面以上50Omm范围内。

• 2) 柱间支撑与柱连接点中心上下各30Omm范围内。

10.0.5 钢筋混凝土中间管架宜沿横梁顶部埋设一根直径为 切6的通长钢筋'露出梁顶面为6mm,或埋设δ≈8的通长扁钢, 露出梁顶面为4m∏b如图IQ 0. 5 - 1(a)ʌ(b)所示口当支承变形大

或有振动的管道时，为防止管托滑落，可加长管座或在梁顶埋设

亠条通长的槽型锚定轨，如图10, 0.5-1(c)所示，以便安设抗震

管卡，也可在横梁端部设置防滑的槽钢护挡。固定管架则在梁顶

两侧埋设不小于L50x5的通长角钢,如图10.0.5-Kd)所示,或 在梁两侧焊有槽钢,如图10. 0.5-Ke)所示，根据管道专业提出 的要求选用,埋件的锚固钢筋直径及数量应根据计算决定口

Iaα 6 固定管架、跨越管架、主要支承振动管道的管架、设有柱 间支撑的管架、抗震设防烈度为8度地区的管架，梁柱餃接节点 处预埋角钢的锚筋不宜小于4φl2,锚固长度不应小于30do 10.0.7 抗震构造措施

• 1 钢筋混凝土管架结构应符合《构筑物抗震设计规范》 (GB 50191)第6. 3节的有关抗震构造措施要求。

• 2 纵梁及梢架的跨度大于等于9m时,应设置水平支撑,详 见 3. 0, 5o

3抗震设防烈度为8度时，中间管架顶层的梁端，应按下 列规定设置槽钢护挡：

在管道直线段,每隔一个管架设一个；

管道转弯处必须设置；

特种管架 支承大于等于¢30。管道的管架,则每个管架上均 应设置。

4 设防烈度为8度地区的重要独立式管架和管廊式管架, 在柱间支撑处沿地面以下宜设置基础系梁。

10.0. 8 有振动管道的管架构造措施

对单独敷设振动管道的管架，应釆用构架式空间体系的钢结 构管架，沿纵横向均须设置交典型柱间支撑，连接部分宜釆用高 强螺栓或普通螺栓加焊接的方式加强，将水平振动力传至基础。 如管线振动较大时，应由管道专业采取有效的减振措施，如选择 适当的部位（在接近振源和管线转弯处）设置减振管卡或弹簣支 座并在横梁两端埋设槽钢护挡等。

10.0.9 装配式钢筋混凝土管架，当水平推力较大时，梁柱节点 连接应考虑抗剪、抗扭的作用，下层横梁顶部与柱子间亦须预埋 角钢进行连接。

io.OaO钢筋混凝土“t”型管架柱,其主筋在梁中的锚固长度和 抗扭构造应符合《混凝土结构设计规范》的规定。

10.0.11 纵向长臂管架的横梁可布置于悬臂的末端。长臂梁截 面的上部钢筋应按计算确定，上部及下部钢筋不宜少于2引6,箍 筋不宜小于4>8@100;当橫梁上敷设固定管道时，尚应验算横梁 承受水平力产生的弯矩、扭矩;长臂悬出的长度不宜大于l∙5m° 10.0.12钢结构管架,其梁柱节点宜做成刚接。

10.0.13固定管架的钢梁宜采用由两个槽钢焊接组合的断面或 加劲的H型钢以增加侧向刚度，形成抗扭强劲的矩形封闭截面， 水平推力较大的固定点处,宜加设水平支撑。    '

10.0.14 鞭架式、纵梁式管廊柱间支撑应满足下列要求:

柱间支撑可设计成交叉型或K型并应确保水平力能宜接传

递至基础；

柱间支撑与柱体的连接应采用高强螺栓或普通螺栓加焊接;

柱间支撑节点板的厚度不应小于8mm₀

10 0.15 管廊式管架的伸缩缝宜采用双柱。当采用单柱时纵梁 应设置可靠的滑动支座或滚动支座，其构造可按图10. O_t 15设椭

圆孔◎此处螺栓加弹簧垫圈且不得拧紧,钢牛腿顶部抱平加设δ = 8厚聚四氟乙烯板,该伸缩缝处须采用短槽钢覆盖,并沿接触边相

焊,以防污垢将伸缩缝堵塞。

1——椭圆孔；2螺栓不得拧紧；

图10. 0.15 纵梁式钢管廊的伸缩缝构造

10,0,16 钢桁架跨度大于等于18m时,宜起拱r ≈ Zo∕400o

10.0.17 钢桁架跨度大于等于15m,宜分成两段制造,运至现场 后再组装。

10. O_t 18管廊式管架柱的高度应与桁架或纵梁的上部平齐，以 作为桁架或纵梁水平支撑的支点。

HhQ 19当跨越管架柱采用钢结构时，可采用H型钢或钢格构

式肢柱，柱肢高在6m以内时应在柱中部设两道横隔，高度在6 ~ 9m时应设三道横隔O         ”

10.0.20 地脚螺栓中心到钢筋混凝土基础边缘的距离，对特种 管架和柱间支撑处的基础不应小于150Inm_i 一般基础不应小于 IOOmm,柱脚底板边缘到基础边缘的距离，不宜小于50mm_e在地 脚螺栓长度范围内钢箍宜加密,其间距不应大于15Omm_O

10.0.21 钢管架基础顶面应预留30ι≡的找平层，待柱安装后 用1： 2微膨胀水泥砂浆填实，基础顶面高出设计地面的高度，不 宜小于150Iam_O

10.0.22 钢管架柱基础短柱构造配筋,应符合《建筑地基基础设 计规范XGB 5007）的要求。

10.0.23 考虑腐蚀裕度，地脚螺栓的直径应按计算值增大一 级。

11管墩

IL a 1混凝土管墩宜釆用预制，预制块长度分为0∙ 5m. L θmʌ 1.5m,2m四种，以便组合；中间管墩可采用图11-0,1中（a）、（b） 型结构，固定管墩宜釆用图1L0.1中（C）Jd）型结构。

M150             ⅛ 200             # 200          ⅛15O

(a)                 (b)                  (C)                  (A)

1---<|46 通长； 2---80 X 8 通长； 3---L50x5 通长；

4——预制管墩；5——现浇55混凝土； hi >500; hi W IOOOt ⅛^600_o

图ILal 管墩示意

IL0.2 作用于管墩上的荷载，包括垂直荷载和管线的水平推 力，其内容与管架荷载相同。当地震设防烈度为8度或小于8度 时,管墩可不进行抗震设计.

IL 0> 3中间管墩可不考虑水平推力,当地基土的承载力设计值

∕>80kPa,垂直荷载作用下产生的基础底面压力设计值P≤

1垂直荷载和轴向水平推力取值方法与固定管架相同口

2固定管墩应进行偏心受压、抗剪验算，对底板应作抗弯、

抗冲击、抗倾覆、抗滑移等验算。

3管墩基础底面承载力设计值,应符合下式要求:

N —^:≤f A_J

• 1              φ

∕*^,ι ≤~∙ T^fBi DI tg^,(45°       1\ + TVIjLC

式中  N-—总垂直荷载设计值,kN;

-预制管墩的底面积,廿；

-管道作用于固定管墩的水平推力标准值,kN,由 管道专业提供；

γ_d—— 固定管墩上水平推力的分项系数,取K=L 5；

g——回填土的重度,kN∕ι√;

玖——设计地面至墩底的距离,m;

φ ——回填土的内摩擦角，可近似取和回填土同类型的 天然土内摩擦角，度；

管墩长度,m;

μ_e— 混凝土与土壤的摩擦系数,取∕¼=0. 3 ~0.釦

管墩的构造

管墩顶面构造见图11.0.1,应随打随压光；•

钢筋混凝土管墩的钢筋保护层为35mm;

管墩埋深不应小于500mm;且不应小于冰冻线深度；除 非釆取妥善的防冻胀措施；

4固定管墩，由于在计算时考虑了被动土压力，因此其周 边的回填土须分层夯实,干重度须大于16. 5kN∕m≡_o

12 管架的防腐蚀设计

12.0,1钢管架的外表面,应根据生产部位气态介质的类别和含 量、当地环境相对湿度(%),确定其腐蚀性等级及除锈等级。按照 《化工建筑涂装设计规定》(HG/T 20587)选用合适的底漆、面漆 的品种，涂刷遍数和涂层总厚度,对J些重要的受力节点，应增加 涂刷耐腐蚀性涂料的层数。

12,0.2 钢管架防腐蚀应符合下列规定：

1钢管架柱、桁架宜釆用H型钢和管型截面。

2对钢的气相腐蚀性等级为强腐蚀时，不得采用吊索式、 悬索式管架。

• 3 开口式截面杆件的厚度不应小于6mm;管型截面杆件的

厚度不应小于4mm _o                        ^

• 4 圆钢吊杆或拉杆的直径不应小于20mm_o

  ⅛L=

  
  

• 5 采用吊索式、悬索式管架时,应采用镀锌钢钗线,外套塑 料保护套,或具有防腐措施的钢钗线O

12. O_f 3 在大气腐蚀性等级为强腐蚀的区域,钢筋混凝土构件应 提高混凝土的密实性,混凝土强度等级不应低于C30,混凝土保护 层厚度不应小于40mm,构件外表面宜涂剧耐腐蚀性的涂料防 护。

所有外露的金属零件均应采用C25细石混凝土或聚合物水 泥砂浆包裹。对无法进行包裹的金属零件，应增加涂刷耐腐蚀性 涂料层数。在条件许可时宜采用整棉预制的钢筋混凝土管架，以 减少节点的防腐工作。

12.0.4对钢的腐蚀性等级为强、中等腐蚀时，不宜采用钢筋混 凝土半钗接活动管架。

12.0.5 当地下水具有强、中腐蚀性时，基础及地面以下管墩外 表面应涂刷环氧沥青厚浆型涂料两遍，基础及管墩下做防腐蚀垫 层。

13 钢管架的防火保护层设计

13.0.1 钢管架的防火保护范围、设置部位及耐火等级应根据工 艺专业提供的设计条件确定。

13.0.2须作防火保护的钢结构管廊内，柱、梁防火保护层设置 髙度由工艺专业确定；上部设有空冷器的管廊梁、柱和柱间支撑 及管架纵向柱间支撑应设防火保护层；仅用于承受风和地震作用 的横向柱间的支撑、水平支撑、操作平台、走道、爬梯可不做防火 保护层。

13.0.3钢管架构件（尤其钢柱）宜采用外包细石混凝土防火层, 对梁和斜撑如施工困难时,可釆用喷涂防火涂层。

13,0.4

火涂料。

13.0.5

13.0.6

表面刷聚丙烯酸酯乳液水泥浆两遍，其配合比为:水泥:聚丙烯酸 醋乳液=100： 150（固体含量按40%计）。

13.0.7 细石混凝土防火保护层作法

钢柱采用外包60厚C20细石混擬土时，应具有良好的锚固 面层，J般在构件表面焊©4、L≈60的锚钉，并覆盖直径为 3. 5mm.50 × 50网孔的钢丝网,锚钉间距沿纵向45Om_rai横向最少 2个。

13.0.8细石混擬土防火保护层的施工要求

1需作防火保护层的钢结构表面应充分除锈，并按设计规 定涂底漆,防止锈蚀。

• 2 细石混凝土内的骨料含泥量不得超过5%,石子最大尺 寸为IOmm_o混凝土配合比（体积比）为1:2. 5： 2.5。

• 3 拆模后，凡裂缝宽大于0. 5mm处应进行修补，防止裂缝 继续开展。

• 4 设备及管道安装完毕后,方可进行防火保护层施工。

5防火保护层浇灌之后应立即浇水养护，防止干燥、受热、 受冻和雨水冲刷或机械损伤,养护时间不少于7天。

钢管架防火涂层构造

基层除锈；

耐碱的防锈底漆两遍；

钢管架防火涂层如采用厚涂型，防火涂层内宜加钢丝网 （直径φl. 6mm,网孔20 × 20）固定，户外厚涂型防火涂料20mm, 涂3 ~4遍。当腐蚀性等级为强腐蚀时,宜选用耐腐蚀性能良好的 防火涂料或在涂层表面剧聚合物水泥砂浆两遍。

13.0.11 防火涂层的材料必须是经国家指定监测机构鉴定合 格,并有省级生产许可证的产品。

13.0.12细石混凝土防火保护层和防火涂层的耐火极限详见附 录C中的表C_O

附录B钢饺线技术规格

表B 钢绞线技术规格表