国标50316中管道支吊架的规定

出处： 工业金属管道设计规范 GB50316-2000（2008版）
作者：宏 锦化工
日 期：2020-09-06
编辑：天涯海


10 管道支吊架

10.1 一般规定
10.2支吊架的设置及最大间距
10.3支吊架荷载
10.4材料和许用应力
10.5支吊架结构设计及选用

10.1一般规定

10.1.1在管道支吊架的布置设计中，管道的纵向应力，应符合本规范第3.2.6及3.2.8条的规定。
10.1.2应优先选用标准的及通用的支吊架，对主要受力的支吊架结构的零部件应进行强度及刚度计算。

10.2支吊架的设置及最大间距

10.2.1支吊架位置和型式，应符合管道布置情况和管道柔性计算的要求。可选用有效的包括特殊型式的支架，控制管道位移和防止管道振动。
10.2.2装有膨胀节的管道，固定架、导向架和限位架等的设置应符合产品特性及使用要求。
10.2.3支吊架生根在建(构)筑物的构件上时，该构件应有足够的强度和刚度。
10.2.4支吊架的设置不应影响设备和管道的运行操作及维修。
10.2.5管道上有重力大的管道组成件时，应核算支吊架间距，或在管道组成件的附近设置支吊架。
10.2.6支吊架的设置，应使支管连接点和法兰接头处承受的弯矩值，控制在安全的范围内。
10.2.7水平管道支吊架最大间距应满足强度和刚度条件。强度条件是控制管道自重弯曲应力不应超过设计温度下材料许用应力的一半。刚度条件是限制管道自 重产生的弯曲挠度，一般管道设计挠度不应超过15mm。装置外管道的挠度允许适当放宽，但不应超过38mm。敷设无坡度的蒸汽管道，其挠度不宜超过 10mm。
    其他有特殊要求的管道需采用更小的挠度值时，可按国家现行标准执行。
10.2.8对于不允许积液并带有坡度的管道，支吊架间距除满足本规范第10.2.7条要求外，它与挠度及坡度之间的关系还应符合式(10.2.8)的要 求。

式中 YS——管道自重弯曲挠度(mm)；
     LS——支吊架间距(mm)；
     iS——管道坡度。
10.2.9对有压力脉动的管道，决定支架间距时，应核算管道固有频率，防止管道产生共振。

条文说明

10.2 支吊架的设置及最大间距
10.2.2装有波纹膨胀节的管道，固定架、导向架的设置，必须与波纹膨胀节的型式与要求相吻合。有的工程在管道水压试验时，曾因支架未装妥当，液压产生 的推力，使膨胀节损坏，造成延误工期及经济损失。今后应引起足够重视，防止此类事故的发生。
10.2.6法兰接头处承受自重引起的弯矩过大时，对防止流体泄漏非常不利。最简单的减小此项弯矩的方法，是在法兰附近选择合适的位置并增设支吊架。
10.2.7本条中有关管道挠度的规定是按常规管道考虑的，也符合工程设计现行的规定。

10.3支吊架荷载

10.3.1支吊架的设计应承受下述荷载：
    10.3.1.1应承受本规范第3.1.6条所述的各项重力及支吊架零部件的重力。
    10.3.1.2应承受在管道运行期间可能产生变化的下列荷载：
        (1)管道热胀冷缩和其他位移产生的作用力和力矩；
        (2)弹簧支吊架向刚性支吊架或固定支架的转移荷载；
        (3)压力不平衡式的波纹膨胀节或填函式补偿器等的内压作用力及弹性力；
        (4)活动支吊架的摩擦力。
    10.3.1.3经柔性计算的管道，支吊架荷载应与柔性计算结果一致。当柔性计算程序中未计及滑动支架摩擦力或其他荷载时，应在支吊架荷载计算中计入。
    10.3.1.4液压试验、清洗或钝化时的液体重力、管内流体突然变化引起的力、流体排放时产生的反力、风力以及地震力等在使用期间瞬时和偶尔发生的荷载 应根据工程设计情况计入。
10.3.2支吊架的荷载组合应按使用过程中的各种工况分别进行计算，并对同时作用在支吊架上的所有荷载加以组合，取其中最不利的组合作为支吊架结构设计 的依据。

条文说明

10.3 支吊架荷载
10.3.2支吊架零部件结构的设计荷载取最不利荷载组合作为支吊架结构设计的依据。但对荷载取值和计算中产生的偏差要有足够的分析，考虑足够裕度和安全 系数。
    各种偏差包括计算偏差和安装偏差，其中计算偏差包括无法预料的管子壁厚正偏差，保温容重和厚度偏差，管托或管吊架偏置引起荷重分配偏差，以及荷重分配采用 简化计算方法引起的误差等。

10.4材料和许用应力

10.4.1支吊架用材料应符合下列规定：
    10.4.1.1管道支吊架用材料应符合本规范第4章的规定。
    10.4.1.2与管道组成件直接接触的支吊架零部件材料应按管道的设计温度选用；直接与管道组成件焊接的支吊架零部件材料应与管道组成件材料具有相容 性。
    10.4.1.3铸铁材料不宜用在受拉伸荷载处；可锻铸铁不应承受冲击荷载。
    10.4.1.4保冷管道支架加垫的木块，宜采用红松类或不易干裂的硬木并应经防腐处理。
10.4.2支吊架零部件的抗拉、抗压许用应力按本规范第3.2.3条及本规范附录A选取。其他许用应力应符合下列规定：
    10.4.2.1(本款删除)
    10.4.2.2螺纹拉杆的抗拉许用应力应按该材料许用应力降低不少于25％。

条文说明

10.4 材料和许用应力
10.4.1直接与管道焊接的支吊架零部件材料与管道材料的相容性的要求，其目的是便于管道与支吊架施焊，且不产生应力腐蚀及其他材料性能的影响。
10.4.2支吊架零部件用螺纹拉杆时，许用应力应降低25％，是与美国《管道支吊架选用》MSS SP-69及《管道支吊架-材料、设计及制造》MSS SP-58标准的规定一致，此规定是考虑安装和使用条件等因素。

10.5支吊架结构设计及选用

10.5.1支吊架的管托及活动部位的结构应符合下列规定：
    10.5.1.1对于无隔热层管道，除大管(液体管公称直径大于或等于500mm，气体管公称直径大于或等于600mm)带有管托或托板外，可将管子直接 放置在管廊的梁上。
    10.5.1.2支吊架的滑动面和铰接活动部位应露在隔热层以外。
    10.5.1.3螺旋焊管放在管廊或其他结构的梁上时，应设置管托。
    10.5.1.4设计滑动管托时，应采用该点管道热位移所需的相应管托长度。采用偏置安装时，设计文件中应标明偏置量及偏置方向。
10.5.2与管道组成件接触的支吊架零部件与管道组成件间在规定的约束方向应无相对位移；该零部件结构的设计应控制管壁应力，防止管道局部塑性变形。
10.5.3与管道组成件接触的不可拆卸的支吊架零部件应符合下列规定：
    10.5.3.1应控制支吊架零部件与管道组成件连接处的局部应力。
    10.5.3.2 直接焊在管道组成件上的管托、吊板、导向板、耳板等材料应适于焊接，宜采用与管道组成件相同的材料，焊接、预热和热处理应符合本规范的规定。
10.5.4与管道组成件接触的可拆卸的支吊架零部件应符合下列规定：
    10.5.4.1在垂直管道上的承重管夹应防止与管道组成件间产生滑移，可在管道组成件上焊挡块或沿其轴线方向焊肋板。
    10.5.4.2碳钢的支吊架零部件与有色金属或不锈钢管道组成件不应直接接触，在接触面之间可增加非金属材料的隔离垫层或相应措施。
10.5.5支吊架的连接件的设计应符合下列规定：
    10.5.5.1螺纹拉杆的最大承载力可根据其许用应力和螺纹根部截面计算。吊杆直径不宜小于10mm。
    10.5.5.2 当吊架有水平位移时，拉杆两端应为铰接，两铰接点间应有足够长度。对刚性拉杆吊架，可活动的拉杆长度不应小于吊点处水平位移的20倍，吊杆与垂直线夹角不 应大于3°；对弹性吊架，可活动的拉杆长度不应小于吊点处水平位移的15倍，吊杆与垂直线夹角不应大于4°。
    10.5.5.3吊架的吊杆应有足够的螺纹长度，并可根据结构需要设置松紧螺母(花篮螺栓)，螺纹连接处应设置锁紧螺母。
10.5.6弹簧支吊架、减振装置和阻尼装置的选用，应符合下列规定：
    10.5.6.1可变(变力)弹簧支吊架可用于管道支吊点有垂直方向位移处，同时承受该方向的自重荷载。弹簧在任何工况下所承受的荷载均不应超过其最大允 许荷载。可变弹簧支吊架可根据国家现行标准选用，并应符合下列要求：
        (1)由管道垂直方向热位移引起的荷载变化系数按式(10.5.6)计算：



式中 ƒS——荷载变化系数；
     △——管道垂直热位移(mm)；
     KS——弹簧刚度(N/mm)；
     FH——工作荷载(N)。
    荷载变化系数不应大于35％，重要管道及与敏感设备相连接的管道，荷载变化系数不宜大于25％。
        (2)可变弹簧支吊架应设有荷载和行程指示器及位置锁定装置，并应在行程指示器的范围内使用。处于锁定位置时应可承受2倍最大工作荷载；对于不带外筒的简 易可变弹簧支吊架仅可用在不需准确计算荷载和位移之处。
        (3)应设有防止弹簧发生不同心度、弯曲或偏心荷载和意外失效的措施。
    10.5.6.2在管道支吊点处垂直方向有大位移量时，可选用恒力弹簧支吊架，并应符合下列规定：
        (1)应设有荷载和行程指示器以及位置锁定装置，在锁定位置时该组件应可承受2倍最大工作荷载；
        (2)应设有可在现场调整荷载的结构，加或减荷载的调节量均不应小于设计荷载的10％；
        (3)选用恒力弹簧支吊架的名义位移量，除应满足支吊点计算位移量要求外，应根据计算荷载和热位移的精度不同，按标准规定留有裕量。
    10.5.6.3减振装置和阻尼装置的设计和选用，应符合下列规定：
        (1)管道用减振装置可选用弹簧减振器，其结构设计宜符合下述规定：
            应承受管道振动力而不承受管道的重力，最大防振力不应小于工程设计的要求值，并设有可调结构；
            最大行程应根据对其防振力调节量和管道位移等因素确定。
        (2)阻尼装置的结构设计宜符合下述规定：
            不应约束管道的热胀和冷缩，不承受管道的重力；
            应承受管道动力分析所要求的瞬态最大动力荷载，在该工况下具有高阻尼特性；
            液压式阻尼装置内的工作介质宜为阻燃油；
            有效行程应大于因管道位移引起的阻尼装置的轴向位移值。
10.5.7与土建结构或基础或设备相连接的管道支吊架的钢结构的设计，应符合下列规定：
    10.5.7.1应满足最大荷载时的强度要求。
    10.5.7.2应满足下列刚度条件：
        (1)用于固定支架、限位和阻尼装置时，梁的最大挠度不应大于0.002倍梁的计算长度；
        (2)用于其他支架时，梁的最大挠度不应大于0.004倍梁的计算长度；
        (3)采用悬臂梁时，悬臂长度不宜大于800mm。
    10.5.7.3采用非对称型钢且承载着力点不通过弯曲中心时，设计时应对偏心受力产生的扭转影响进行核算。


条文说明

10.5 支吊架结构设计及选用

10.5.1第10.5.1.1款 有管托或托板的大管的管径范围是根据工程设计中常规做法确定的。
    第10.5.1.4款 在试车期间管道热位移使管托滑落到梁下的事故并非罕见。设计中可用加长管托或偏置安装的方法来解决，但还应注意管道施工中预制时误差的影响。
10.5.5第10.5.5.1款 螺纹拉杆的最大承载力，本规范规定根据其许用应力和螺纹根部面积计算。在现行国家标准《钢制压力容器》GB 150中，是以螺栓的螺纹小径或无螺纹部分最小直径，两者取小者计算截面积。但本规范是用于支吊架的拉杆，无螺纹部分没有减小直径，故本规范的规定实际上 与GB 150标准的规定相同。
    第10.5.5.2款 一般弹性吊架铰接点间的吊杆最小长度不应小于吊点处水平位移的15倍，这时吊杆偏斜角度在4°以内。若吊杆垂直角度大于4& amp; amp; amp; deg;时，根据设计经验可将吊点偏置水平位移的1/2安装。超过上述规定时，可采用其他滑动支架，或配置顶部能滚动的行走装置的吊架。
    规定刚性吊架铰接点间的吊杆最小长度不应小于吊点处水平位移的20倍。该规定比弹性吊架严格，目的在于使拉杆不至于因水平变位引起应力超过许用值。
10.5.6第10.5.6.2款 恒力弹簧支吊架。在恒力弹簧支吊架中的名义位移量△名义为根据支吊点处计算垂直位移量△计算的准确程度予以修正后的位移。可按标准规定取裕量。
    当位移计算不准确时，可加大裕量如下：

△名义＝(1.2～1.25)△计算      (1)

    第10.5.6.3款 液压式阻尼装置(液压减振器)是阻尼装置中的一种结构型式。
10.5.7在管道支吊架结构中，梁的挠度及悬臂梁的长度等规定是符合工程设计中通常采用的控制值。