管道支吊架Excel选型自动计算表（带公式自动计算版）

管道支吊架设计计算,,,,,,,,,

序号,计算项目,符号表示,参数来源,计算公式,国际单位,计算结果,参数说明,规范依据,其他说明

,一、基础参数录入,,,,,,,,

1,管道外径,D,设计值,用户输入,m,0.11,管道外径尺寸，根据选用管材标准确定,GB/T20801-2020第6.2条,常用无缝钢管规格：DN100对应外径108mm

2,管道壁厚,t,设计值,用户输入,m,4.00E-03,管道壁厚，需满足强度和腐蚀裕量要求,GB50316-2000第7.3条,包含腐蚀裕量和壁厚负偏差

3,管道公称直径,DN,选用值,用户输入,mm,100.00,管道公称通径,GB/T1047-2005,

4,管材弹性模量,E,查表值,2.06E+11,Pa,2.06E+11,20#碳钢常温下弹性模量,GB50017-2017表4.3.1,温度升高时弹性模量降低需修正

5,管材许用应力,[σ],查表值,130E+6,Pa,1.30E+08,20#碳钢常温许用应力,GB50316-2000附录A,高温管道需采用对应温度下许用应力

6,管道设计压力,P,设计值,用户输入,Pa,1.60E+06,管道最高工作压力，包含安全裕量,GB/T20801.3-2020,

7,管道设计温度,T,设计值,用户输入,℃,150.00,管道最高工作温度,GB/T20801.3-2020,

8,管材密度,ρ_p,查表值,7850,kg/m³,7850.00,碳钢密度,材料手册,不锈钢密度取7930kg/m³

9,保温层厚度,δ_ins,设计值,用户输入,m,0.05,保温层厚度根据热力计算确定,GB50264-2013,无保温管道填0

10,保温材料密度,ρ_ins,查表值,120,kg/m³,120.00,岩棉保温材料密度,GB/T11835-2016,不同保温材料密度不同

11,介质密度,ρ_med,查表值,1000,kg/m³,1000.00,水的密度，其他介质按实际取值,工程材料手册,蒸汽管道可取对应密度

12,管道放水坡度,i,设计值,0.002,—,2.00E-03,管道安装坡度，一般取0.002~0.003,GB50242-2002,气体管道坡度可适当减小

13,重力加速度,g,常数,9.81,m/s²,9.81,重力加速度标准值,物理常数,

14,焊缝系数,φ,查表值,0.85,—,0.85,无缝钢管焊缝系数取1.0，焊接钢管取0.85,GB50316-2000第7.3条,

15,管道附件重量系数,K_att,选用值,1.2,—,1.20,考虑阀门、法兰等附件重量附加系数,GB50974-2014第6.2条,附件较多时取1.3~1.5

,二、管道截面特性计算,,,,,,本章计算管道截面几何特性参数,,

16,管道内径,d,计算值,D-2*t,m,0.10,管道有效通流内径,几何计算,

17,管道截面惯性矩,I,计算值,π*(D^4-d^4)/64,m^4,1.77E-06,管道截面惯性矩，用于刚度计算,材料力学公式,

18,管道截面抗弯模量,W,计算值,2*I/D,m^3,3.28E-05,管道截面抗弯截面系数,材料力学公式,

19,管道单位长度自重,q_p,计算值,π*(D-t)*t*ρ_p*g,N/m,100.64,钢管单位长度自重,GB50974-2014第6.2.1条,

20,保温层单位长度重量,q_ins,计算值,π*(D+δ_ins)*δ_ins*ρ_ins*g,N/m,29.22,保温层单位长度重量,GB50974-2014第6.2.2条,无保温时为0

21,介质单位长度重量,q_med,计算值,π*d^2*ρ_med*g/4,N/m,77.05,管内介质单位长度重量,GB50974-2014第6.2.3条,气体管道可忽略

,三、管道允许最大跨距（间距）计算,,,,,,本章分别按强度和刚度条件计算支吊架最大允许间距,,

22,按强度条件计算最大跨距,L_str,计算值,SQRT(15*[σ]*W/q_total),m,17.57,按管道弯曲强度条件计算最大间距,材料力学连续梁公式,均布荷载连续梁最大弯矩为qL²/10

23,按刚度条件计算最大跨距（不考虑坡度）,L_def0,计算值,0.124*((E*I)/q_total)^0.25,m,0.80,按管道挠度不大于10mm控制间距,GB50974-2014第6.1.2条,挠度允许值一般取L/500且不大于10mm

24,按刚度条件计算最大跨距（考虑坡度）,L_def,计算值,4*(i*E*I/q_total)^0.25,m,5.48,考虑管道放水坡度时的刚度间距，防止低点积水,DL/T5054-2016第7.3.2条,管道挠度不超过iL/4

25,管道最大允许跨距,L_max,计算值,"MIN(L_str,L_def)",m,5.48,取强度和刚度条件计算结果较小值,GB50974-2014第6.1.1条,

26,推荐支吊架安装间距,L_rec,选用值,0.8*L_max,m,4.38,取最大允许间距的80%作为实际安装间距，留安全裕量,工程设计经验,实际工程中应取整到便于安装的数值

27,跨距合理性判断,,判断值,"IF(L_rec<=L_max,""满足"",""不满足"")",—,满足,判断推荐间距是否小于等于最大允许间距,GB50974-2014第6.1条,

,四、管道垂直荷载计算,,,,,,本章计算支吊架承受的垂直方向荷载,,

28,单位长度管道总重量,q_total,计算值,K_att*(q_p+q_ins+q_med),N/m,248.29,包含附件重量的单位长度总荷载,GB50974-2014第6.2.4条,

29,垂直方向基本荷载,F_vb,计算值,q_total*L_rec,N,1088.56,单个支吊架承受的基本垂直荷载,GB50974-2014第6.3.1条,按连续梁中间支座反力系数0.8~1.2调整

30,管道内压产生的轴向力,F_p,计算值,π*d²*P/4,N,12566.37,管道内压作用在管道端面上的轴向推力,GB50316-2000第9.2条,仅固定支架需考虑此项

31,水压试验荷载,F_test,计算值,1.5*(q_p+q_water)*L_rec,N,1168.56,水压试验时管道充水重量，按1.5倍安全系数,GB50235-2010第7.5条,水压试验时介质为水

32,垂直荷载分项系数,K_v,选用值,1.4,—,1.40,永久荷载分项系数，按建筑结构荷载规范取值,GB50009-2012第3.2条,

33,支吊架设计垂直荷载,F_vd,计算值,K_v*F_vb,N,1523.98,包含分项系数的垂直设计荷载，用于构件强度计算,GB50009-2012第3.2条,

34,固定支架垂直总荷载,F_vf,计算值,K_v*(F_vb+F_p),N,19116.90,固定支架需承受内压轴向力,GB50974-2014第6.3.3条,

,五、管道水平荷载计算,,,,,,本章计算支吊架承受的水平方向荷载,,

35,管道线膨胀系数,α,查表值,12.6E-6,m/(m·℃),0.00,20#钢线膨胀系数,材料手册,温度变化范围20~200℃平均值

36,补偿器弹性反力系数,K_comp,选用值,200,N/mm,200.00,波纹补偿器刚度，根据补偿器型号确定,补偿器厂家样本,方形补偿器取100~300N/mm

37,管道补偿段长度,L_comp,设计值,50,m,50.00,两固定支架之间补偿段长度,GB50974-2014第7章,

38,管道轴向热伸长量,ΔL,计算值,α*L_comp*(T-20)/1000,m,0.00,管道在温度变化下的热伸长量,GB50316-2000第11章,

39,补偿器弹性反力,F_comp,计算值,K_comp*ΔL*1000,N,16.38,补偿器被压缩产生的弹性反力,补偿器技术手册,

40,滑动支架摩擦系数,μ,选用值,0.3,—,0.30,钢与钢滑动摩擦系数，有聚四氟乙烯板时取0.1,GB50974-2014第6.4.2条,

41,单个滑动支架摩擦力,F_fric,计算值,μ*F_vb,N,326.57,管道热胀冷缩时在支架上滑动产生的摩擦力,GB50974-2014第6.4.2条,

42,补偿段内滑动支架数量,n,计算值,INT(L_comp/L_rec),个,11.00,补偿段内滑动支架总数量,工程布置计算,

43,固定支架水平总推力,F_hf,计算值,F_comp+n*F_fric,N,3608.62,固定支架承受的水平总推力，包含补偿器弹力和各滑动支架摩擦力之和,GB50974-2014第6.4.3条,

44,水平荷载分项系数,K_h,选用值,1.4,—,1.40,水平荷载分项系数,GB50009-2012第3.2条,

45,固定支架设计水平荷载,F_hd,计算值,K_h*F_hf,N,5052.07,包含分项系数的水平设计荷载,GB50009-2012第3.2条,

,六、支吊架构件强度验算,,,,,,本章验算支吊架各受力构件强度是否满足要求,,

46,吊杆选用直径,d_rod,选用值,用户输入,m,0.01,吊杆螺纹公称直径，按标准选用,GB/T17116.1-2018,常用规格M10~M30

47,吊杆材料许用应力,[σ_rod],查表值,117E+6,Pa,1.17E+08,Q235钢吊杆许用拉应力,GB50017-2017表4.4.1,

48,吊杆有效截面积,A_rod,计算值,π*d_rod²/4,m²,0.00,吊杆螺纹小径处有效截面积,材料力学公式,

49,吊杆计算拉应力,σ_rod,计算值,F_vd/A_rod,Pa,1.35E+07,吊杆在设计荷载下的拉应力,GB50017-2017第7.1.1条,

50,吊杆强度判断,,判断值,"IF(σ_rod<=[σ_rod],""满足"",""不满足"")",—,满足,判断吊杆强度是否满足要求,GB50017-2017第7.1.1条,不满足时需加大吊杆直径

51,横担选用型钢规格,,选用值,用户输入,,[8槽钢,支吊架横担选用型钢规格,GB/T707-2008,常用槽钢、角钢规格

52,横担截面抗弯模量,W_beam,查表值,25.3E-6,m³,0.00,[8槽钢抗弯截面模量,型钢规格表,

53,横担受力跨度,L_beam,选用值,0.2,m,0.20,横担支撑点之间的跨度,支吊架标准图,

54,横担最大弯矩,M_beam,计算值,F_vd*L_beam/4,N·m,76.20,简支梁跨中集中荷载最大弯矩,材料力学,

55,横担计算弯曲应力,σ_beam,计算值,M_beam/W_beam,Pa,3.01E+06,横担最大弯曲应力,GB50017-2017第7.1.1条,

56,横担强度判断,,判断值,"IF(σ_beam<=[σ_rod],""满足"",""不满足"")",—,满足,判断横担抗弯强度是否满足要求,GB50017-2017第7.1.1条,不满足时需加大型钢规格

57,焊脚尺寸,h_f,选用值,0.005,m,0.01,角焊缝焊脚尺寸,GB50017-2017第11.3条,

58,焊缝有效计算长度,l_w,选用值,0.1,m,0.10,焊缝有效计算长度，考虑起灭弧缺陷,GB50017-2017第11.3条,

59,焊缝条数,n_w,选用值,2,条,2.00,连接焊缝数量，一般为双面焊,GB50017-2017第11.3条,

60,焊缝许用切应力,[τ_w],查表值,160E+6,Pa,1.60E+08,E43型焊条角焊缝许用切应力,GB50017-2017表4.4.5,

61,焊缝计算切应力,τ_w,计算值,F_vd/(0.7*h_f*l_w*n_w),Pa,2177116.89,角焊缝有效截面切应力,GB50017-2017第11.3.2条,

62,焊缝强度判断,,判断值,"IF(τ_w<=[τ_w],""满足"",""不满足"")",—,满足,判断焊缝强度是否满足要求,GB50017-2017第11.3.2条,不满足时需加大焊脚尺寸或焊缝长度

,七、支吊架选型结论,,,,,,本章汇总计算结果并给出最终选型结论,,

63,支吊架类型选择,,判断值,根据位移量判断,—,刚性吊架,DN100及以下且垂直位移小于10mm选用刚性吊架，大于10mm选用弹簧吊架,GB50974-2014第5.1条,水平管道优先选用刚性支吊架

64,支吊架最大允许间距,L_max,计算值,引用跨距计算结果,m,5.48,管道允许的最大支吊架间距,本计算表第三章,

65,推荐支吊架安装间距,L_rec,计算值,0.8*L_max,m,4.38,工程实际推荐安装间距,本计算表第三章,

66,支吊架垂直设计荷载,F_vd,计算值,引用垂直荷载结果,N,1523.98,支吊架垂直方向设计荷载,本计算表第四章,

67,固定支架水平设计荷载,F_hd,