上海環球金融中心新建工程
預製立管管架計算書
配管荷載主要為配管自重及其管內介質重量，執行階段只有固定支架承受荷載，在計算荷載時應根據固定支架的設定位置以及補償器的設定情況而進行計算。
各層的固定支架僅分擔相當於各層層高的配管荷載。
在下部固定支架承載全部荷載。（管道重量＋介質重量）
多個固定支架上均勻地承載全部荷載。
最下部固定支架上承載的荷載
正上方補償器以下的管道重量+全部介質重量+正上方補償器的反力（朝下）
最上部固定支架上承載的荷載
正下方補償器以上的配管重量+正下方補償器的反力（朝上）
存在多個補償器時的中間固定支架
正下方補償器到正上方補償器之間的管道重量+正下方補償器的反力（朝上）+正上方補償器的反力（朝下）
進行預製組合立管施工階段的各層管架所承載的荷載按照如下方法進行計算。
承載本節立管的全部荷載（立管重量）。
承載相當於各層高度的配管重量（立管重量）。
管架強度驗算應考慮的荷載＝p1、p2中絕對值較大的荷載+管架所分擔的混凝土樓板荷載
採用許用應力對預製組合立管的管架進行強度驗算，具體方法如下所示。
單位：kg/cm2）
材料最大工作應力必須滿足下列條件：
σmax＜[σ]
σmax材料最大工作應力
[σ]材料的許用應力
套管翼板的強度校核（彎曲強度）。
同時利用此計算結果（截面係數）也可以選定固定支架各配管上焊接的牛腿尺寸。
管架框架型鋼的彎曲強度（包括撓度）
管架支撐型鋼的強度（彎曲強度、螺栓的剪下強度）
管架支撐型鋼懸臂的強度（彎曲強度、焊接強度）
在進行套管翼板的選擇時，依據管架設計圖中的最大管徑選擇套管翼板鋼材尺寸。
套管翼板主要承受下列荷載；
p21：選擇執行階段和施工階段的管重大的一方
p22：在套管加固材料上承載的套管重量
p22＝（套管的單位重量）*高度（250mm）
圖1套管翼板受力示意圖
如上圖，配管和套管的荷載均考慮集中在中心點。最大彎矩發生在集中力的作用截面。
則套管翼板上所承載的最大彎矩為：
m=p*l21/4l21＝管架的短邊長度
即 m=(p21+p22)*l21/4
截面應力：σ=m/z
由上述彎矩以及材料的許用應力可求得套管翼板的必要截面係數。
【計算公式】
z2=m/σ＝m/1600
管架上承載如下的荷載。
p32＝執行階段的配管承載荷載
p31＝施工階段的配管承載荷載
pp＝p32或者p31中比較大的一方
ps＝混凝土板荷載=a*h*σ
a：混凝土板承載面積； h：混凝土板厚度；σ：混凝土板的單位重量2400kg/m3
將管架梁簡化為沿長邊方向的簡支梁，對各配管在相應的配管固定點處產生的彎矩進行迭加，選擇彎矩的最大值。
當0≤x≤l31時
圖2當0≤x≤l31時在l31的受力示意圖
mpx=ppn×l32×x/l
n：配管排列順序
x：該管以外的配管間隔
l：樓面板長邊方向的長度
l31：該管的間隔
l32：l－l31
l：管架梁長邊的長度
當l31≤x≤l時
圖3當l31≤x≤l時在l31的受力示意圖
mpx=ppn×l31×(l―x)/l
當x＝l31時
圖4當x＝l31時在l31的受力示意圖
mpx=ppn×l31×l32/l
選擇彎矩的最大值
***1= max(∑mp1……∑mpn)
舉例說明
假設管架共有9根立管，按下圖分布：
圖5 管架型鋼受力示意圖
其中：x1、x2、x3……..x9：各配管距離支架的尺寸
p1、p2、p3…p9：各配管的荷載（pp）；l：管架長邊方向的長度
計算表如下
【計算公式】
***1= max(∑mp1mp9)
同樣將管架梁簡化為沿長邊方向的簡支梁，將樓板荷載簡化為均布荷載計算管架梁所受的最大彎矩。
圖6混凝土受力計算圖
【計算公式】
ms3=q*l2/8=ps3*l/8
通過上述的彎曲力矩和許用應力可求得管架梁的設計截面係數。
【計算公式】
z1=(***1+ms3)/(n*σ0)
n：承載荷載的鋼材數量（通常n＝2）；
σ0：允許應力。
管架梁數量n的按照下列規定取值。
（1）單列配管
因為外框鋼材均等地承載荷載，因此n＝2。
（2）雙列配管
因為列間的管架加固材料承載1/2的配管荷載，因此n＝2。
（3）短邊方向的考慮
對於受到長邊材料（a）的反力的短邊材料（b），當2b>a時，需要進行強度的考慮。在本工程未出現此類情況。
對於樓面板框架鋼材，在進行強度判定的同時也要進行撓度的驗證。
管道荷載分布見圖5。
計算各配管荷載在l/2處的撓度，計算公式如下：
tpn=ppn*xpn* (3*l2–4*xpn2)/[n*48*e*1]
tpn：各配管荷載在l/2處產生的撓度；
xpn：各配管到支座的間隔為lpn，當lpn＜l/2時xpn＝lpn， lpn>l/2時xpn＝（l-lpn）
n：配管排列順序（見示意圖）
l：管架長邊方向的長度
e：鋼材的彈性模量（2.1＊106 kg/cm2）
i：鋼材的慣性矩
n：承載荷載的鋼材數量（通常n＝2）
同樣考慮作為管架框架鋼材長邊方向的單純支撐梁，計算混凝土板的等分布荷載而形成的撓度。
ts=[5*ps*l3]/[n*384*e*i]
ts：因混凝土板荷載產生的撓度；
判定標準如下所示：
【判定】
l / [∑tpn+ts]≥300
σtpn：因配管荷載產生的撓度合計
在可動鋼結構上承載如下荷載。
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