水管道共用支吊架方案

目录

1编制依据................................................................................1

1.1建筑工程施工合同及施工图纸......................................................1

1.2国家规范、行业及地方标准.........................................................1

1.3图集...............................................................................1

2工程概况................................................................................1

2.1地理位置..........................................................................1

2.2工程概况..........................................................................2

2.3设计概况..........................................................................3

3支吊架技术条件.........................................................................4

3.1管道重量计算......................................................................4

3.2管架设计方法......................................................................4

3.3参照数据..........................................................................5

4共用支吊架计算选型....................................................................7

4.1计算选型步骤......................................................................7

4.2弯矩值计算........................................................................7

5举例计算...............................................................................10

5.1横担抗弯强度计算................................................................10

5.2膨胀螺栓选型.....................................................................15

6本工程共用支吊架.....................................................................16

6.1共用支吊架型式..................................................................16

6.2共用支吊架说明..................................................................17

北京新机场旅客航站楼及综合换乘中心工程（核心区）水管道共用支吊架方案

QUCG

1编制依据

1.1建筑工程施工合同及施工图纸

1.1.1北京新机场旅客航站楼及综合换乘中心（核心区）工程给排水、暖通施工图;

1.1.3北京新机场旅客航站楼及综合换乘中心（核心区）工程机电深化图纸；

1.2国家规范、行业及地方标准

序号名称编号

1《钢结构设计规范》GB50017-2003

2《建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002

3《自动喷水灭火系统施工及验收规范》GB50261-2005

4《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2016

5《通风与空调工程施工规范》GB50738-2011

6《低压流体输送用焊接钢管》GB/T3091-2015

7《输送流体用无缝钢管》GB8163-2098

L3图集

序号名称编号

1《室内管道支架及吊架》图集03S402

2《室内管道支吊架》图集05R417-1

2工程概况

2.1地理位置

北京新机场位于永定河北岸，北京市大兴区礼贤镇、榆里镇和河北省廊坊市广阳区

之间，北距天安门46公里，西距京九铁路4.3公里，南距永定河北岸大堤约1公里，

距首都机场68.4公里。

1

北京新机场旅客航站楼及综合换乘中心工程（核心区）水管道共用支吊架方案

BUCG

天安门

67Km

46Km

北京新机场

20Km

T天淳机场

新机场位置示意图

指，廊

指廊

,cs|<

航站楼组成平面图

2.2工程概况

1工程名称北京新机场旅客航站楼及综合换乘中心（核心区）工程

2建设单位北京新机场建设指挥部

3设计单位北京市建筑设计研究院有限公司与中国民航机场建设集团公司

4监理单位北京华城建设监理有限责任公司

5施工单位北京城建集团有限责任公司

6结构形式全现浇钢筋混凝土框架结构

7楼层地下二层、地上五层

2

北京新机场旅客航站楼及综合换乘中心工程(核心区)水管道共用支吊架方案

BUCG

8建筑面积约60万肝

9施工工期2016年3月150—2019年7月15日

2.3设计概况

2.3.1给排水管道规格

序号管道类别材质管径

1生活给水系统S30403薄壁不锈钢管DN15-DN250

2生活热水系统S31603薄壁不锈钢管DN15-DN150

3排水系统A型柔性接口铸铁管DN50-DN250

压力排水、消火栓、喷淋、自动

4内外壁热浸镀锌钢管DN20-DN250

扫描高空射水水炮系统

5固定消防炮系统内外壁热浸镀锌无缝钢管DM00-DN250

2.3.2给排水管道保温

序号名称绝热材料管径(mm)材料厚度(mm)

1WDN506=40

2DN70〜DN1256=45

生活热水管道柔性泡沫橡塑管壳

3DN150〜DN3006=50

4DN235055

2.3.3采暖、空调水管道规格

序号管道类别材质管径

1热镀锌管DN20-DN100

采暖系统

2无缝钢管DN125-DN150

3热镀锌管DN20-DN100

空调系统

4无缝钢管DN125-DN450

3

北京新机场旅客航站楼及综合换乘中心工程（核心区）水管道共用支吊架方案

BUCG2.3.4采暖、空调水管道保温

序号名称绝热材料管径（mm）材料厚度（mm）

1WDN406=28

2空调冷热水管柔性泡沫橡塑管克DN50〜1006=36

3DN21258=40

4空调凝结水管柔性泡沫橡塑管壳6=10

5WDN406=50

6供暖热水管离心玻璃棉管壳DN50〜3006=70

7DN23508=80

3支吊架技术条件

3.1管道重量计算

（1）管道重量按保温管与不保温管两种情况计算。

（2）保温管道：按管架间距的管道自重、满管水重、保温层重以及以上三项之合

10%的附加重量计算。

（3）不保温管道：按设计管架间距内的管道自重、满管水重及以上两项之合10%

的附加重量计算。

（4）各种管道间距管重均未计入阀门重量（弯管托座管重包括阀门重量），当管架

中有阀门时;在阀门段应采取加强措施。

3.2管架设计方法

3.2.1管架计算管重不足10kg的按10kg计算，超过10kg的按10kg进位化整，如

22.3kg化整为30kg。

3.2.2设计载荷

4

北京新机场旅客航站楼及综合换乘中心工程（核心区）水管道共用支吊架方案

BUCG

（1）垂直荷载

考虑制造、安装等因素，采用管架间距的标准荷载乘1.35的荷载分项系数。

（2）水平荷载

按垂直荷载的S3倍计算。

（3）本工程共用支吊架不考虑地震荷载，不考虑风荷载。

3.2.3横梁抗弯强度计算

1.5Mx1.5MV

-取---/x-+-%--叱--少-一<0.85J/

式中：rx.ry一截面塑性发展系数

Mx、My一所验算截面绕x轴和绕y轴的弯矩（N.mm）

Wnx>Wny一所验算截面对x轴和对y轴的净截面抵抗矩（皿/）

f一钢材的抗拉强度设计值（N/mn?）

3.3参照数据

（1）钢管道支、吊架的最大间距

公称直径

1520253240507080100125150200250300

（mm）

支架L11.52.02.52.53.03.54.05.05.05.56.57.58.59.5

的最L22.53.03.54.04.55.06.06.56.57.57.59.09.510.5

大间

对大于300mm的管道可参考300mm管道

距（m）

注：1适用下匚作压力不大『2.0MPa,不保温或保温材料密度不大于200kg/m3的管道系统。

2L用于保温管道，L?用于不保温管道。

（2）钢管重量计算公式

钢管重量=0.02466X壁厚X（外径-壁厚）X长度

（3）本工程柔性泡沫橡塑材料密度为40-65kg/n?,离心玻璃棉材料密度为48-65

kg/常，保温管道计算重量时取最大密度值65kg/m\

（4）截面塑性发展系数，本工程材料为刚性材料，无塑性，取rx=ry=l。

（5）净截面抵抗矩

5

心北京新机场旅客航站楼及综合换乘中心工程（核心区）水管道共用支吊架方案

BUCG

截面面积理论重量WnxWny

槽钢型号

(cm2)(Kg/m)(cm3)(cm')

[56.9285.43810.43.55

[6.38.4516.63416.14.5

[810.2488.04525.35.79

[1012.74810.00739.77.8

[12.615.69212.31862.110.2

[14a18.51614.53580.513

[14b21.31616.73387.114.1

L16a21.96217.2410816.3

[1625.16219.75211717.6

[18a25.69920.17414120

[1829.2992315221.5

（6）钢材的抗拉强度设计值，本工程钢材为Q235,查表知f=215N/mm\

（7）锚栓荷载

锚栓规格M10Ml2M16M20

抗拉荷载（KN）3.174.839.2215

抗剪荷载（KN）2.143.145.919.09

注：锚入的基材混凝土强度不小于C15。

6

北京新机场旅客航站楼及综合换乘中心工程（核心区）水管道共用支吊架方案

BUCG

4共用支吊架计算选型

4.1计算选型步骤

1、横担荷载计算

2、横担抗弯强度计算

3、膨胀螺栓受力计算

4.2弯矩值计算

1、将管道支架体系近似的看作简支梁（简支梁：为力学简化模型，梁的两端搭在

两个支撑物上，梁端和支撑物较接，支撑物只能给梁端提供水平和竖直方向的约束，不

能提供转动约束，简支梁承载两端竖向荷载，不提供扭矩，两端支撑在柱子上，主要承

受正弯矩，一般为静定结构，体系温变、张拉预应力、支座移动等都不会在梁中产生附

加内力。）

2、单载荷下简支梁

△4

U----------------------------------M

/

单载荷下简支梁受力示意图

7

北京新机场旅客航站楼及综合换乘中心工程（核心区）水管道共用支吊架方案

BUCG

对力矩2空产小求a的导数，可得：\\=（1-y）F

令其等于零，可解出M的最大弯矩处为a=l/2,也就是F作用在跨中时的绝对弯矩

最大，即

4

3、弯矩方向

在横截面处，从梁中取出一微段，若弯矩使微段产生向下凸的变形，即上部受压,

下部受拉，则该截面上的弯矩为正；反之为负（外力矩左顺右逆，产生的弯矩为正）。

为方便起见，在计算时通常弯矩假设成正方向，它的实际方向根据最后计算结果的

正负号来确定，如果计算结果为正，则说明实际方向与假设方向相同；否则相反。

弯矩方向示意图

5、多荷载下弯矩计算

多载荷卜简支梁受力示意图

8

o北京新机场旅客航站楼及综合换乘中心工程(核心区)水管道共用支吊架方案

BUCG

①根据静力平衡方程求支座反力FAyo

由弯矩平衡公式£次二0和竖向受力平衡公式£丫二0可得出FAy值；

F,a的值与多荷载P】、P2、P3的大小和作用在梁上的位置点相关；

当存在大于3个的多荷载力时，同此方法计算。

②用截面假想沿m-m处把梁切开为左、右两段，如上图b、c所示，取左段梁为脱

离体，因梁原来处于平衡状态，所以被截取的左段梁也同样保持平衡状态。从上图b中

可看到，左段梁上有一向上的支座反力、向下的已知力作用，要使左段梁不发生竖向移

动，则在截面上必定存在一个竖直方向的内力与之平衡，内力使横截面有被剪开的趋势,

称为剪力(本工程支吊架不考虑剪力)；

同时，对截面形心点有一个力矩，会引起左段梁转动，为了使其不发生转动，在截

面上必须有一个力偶矩与之平衡，才能保持左段梁的平衡，力偶矩将使梁发生弯曲变形,

称为弯矩。

③以左端梁为脱离体，弯矩大小由静力平衡方程求解。

由£Y=0得出,FAy-Pl-Fs=0,得出Fs=FAy-Pl

由£Mo=0得出，-FAyX+Pi(x-a)+M=0,得出M二FA、,X-Pi(x-a)

如果取右端梁为脱离体，同样可求得m-m截面的剪力Fs和弯矩M,根据作用力与反

作用力原理，右段梁在m-m截面上的剪力Fs和弯矩M与左段梁在m-m截面上的剪力Fs

和弯矩M应大小相等，方向相反。

④对于多荷载作用，要求出横梁绝对最大弯矩，也可将每一个外荷载单独作用在横

梁上时的弯矩分开计算，然后将其集中起来进行分析，找出全断面上的每一处的弯矩值,

将其叠加起来，这样就能求得最不利的断面，也就是最大合弯矩作用平面。

9

北京新机场旅客航站楼及综合换乘中心工程（核心区）水管道共用支吊架方案

BUCG

5举例计算

以四根DN200管道共架为例，依据参照数据，支架间距为7.5m,管道保温层厚度取

50mm，保温层密度取65kg/m'o

四管共架示意图

5.1横担抗弯强度计算

(1)单管管架间距标准载荷

钢管重量=7850X(0.219-0.006)X0.006X7,5X3.14X9.8=2315.4N

保温重量=65X[(0.219+0.05x2)-0.2192]X7.5X3.14X9.8/4=201.8N

介质重量=1000■(0.219-0.006X2)2X7.5X3.14X9.8/4=2472.3N

(2)单管垂直荷载(钢管重量+保温重量+介质重量)XL35=

(2315.4+201.8+2472.3)XI.35=6736N

(3)单管水平荷载

T200=uG2oo=O.3XG200=2021N

(4)横担受力分析

P4

10

北京新机场旅客航站楼及综合换乘中心工程（核心区）水管道共用支吊架方案

BUCG①按分解法计算弯矩

P1单独作用时横梁受力图如下:

I200I400I4031400

计算得知：FBI=842N,FAI=5894N

Pl单独作用时横梁弯矩图如下：

P2单独作用时横梁受力图如下：

6736N

P2

[200]4001403I400|200j

计算得知：FB2=2526N,FA2=4210N

P2单独作用时横梁弯矩图如下：

11

北京新机场旅客航站楼及综合换乘中心工程（核心区）水管道共用支吊架方案

BUCG

P3单独作用时横梁受力图如下:

6736N

P3

|200|SO]400[400]200[

计算得知:FB3=4210N,FA3=2526N

P3单独作用时横梁弯矩图如下：

P4单独作用时横梁受力图如下：

6736N

P4

\/

FA4F84

[2。014001400140012001

计算得知：FB4=5894N,FA4=842N

P4单独作用时横梁弯矩图如下：

12

北京新机场旅客航站楼及综合换乘中心工程（核心区）水管道共用支吊架方案

BUCG

Pl、P2、P3、P4叠加后合力矩图如下:

②按断面法计算

由弯矩平衡公式Em巾和竖向受力平衡公式£丫二0可列出：

PlxO.2+P2xO.6+P3KL0+P4xl.4-FBX1.6=0,得出FB=13472N

FA+FB-P1-P2-P3-P4=0,得出FA=13472N

对1-1断面力矩分析：

6736N6736N6736M

P3

[200[400[400]400[200

取1-1断面左端梁为脱离体,力矩MI=FAX0.2=2694N-m

对2-2断面力矩分析：

6736N6736N6736N

P1P5P4

2

2个

FB

I200I400MOI40。|aooi

13

北京新机场旅客航站楼及综合换乘中心工程（核心区）水管道共用支吊架方案

BUCG

取2-2断面左端梁为脱离体，力矩M2=FAX0.6-PIXO.4=5389N・m

对3-3断面力矩分析：

6736N6736N6736N

P1P2P4

3

__________

1

3

FA

I200|I2001

400400400

取3-3断面右端梁为脱离体，力矩M3=FBX0.6-P4XO.4=5389N-m

对断面力矩分析:

6736N6736N6736N

J200]400J2001

400400

取4-4断面右端梁为脱离体，力矩M4=FBXO.2=2694N-m

综合力矩图如下：

由图可得知最大力矩值为5389N-m

14

北京新机场旅客航站楼及综合换乘中心工程（核心区）水管道共用支吊架方案

BUCG

（5）横梁抗弯强度计算

公式:深+流工。・85/

以x轴、y轴最大弯矩值代入公式，取各规格槽钢进行验算，列表如下:

槽钢抗弯强度

MxMyWnxW0.85f

ny结论

(N・m)(N・m)331.5MX1.5My(N,mm')

型号(cm)