近日遇见了两组暖通供回水管DN300的无缝钢管共用支吊架问题，下面承上计算方式，如有错误望大家回复指正！

计算如下：

根据《 03S402 室内管道支架及吊架》总说明（二）中 4.2.5 管道重量计算：

A.  保温管道：按设计管架间距内的管道自重、满管水重、 60mm 厚度保温重及以上三项之和 10% 的附加重量计算。

查表得 :

DN300 的总重量 = 管道自重 + 满管水重 + 保温 +10% 的附加重量 =155.6KG/M

根据现场要求所得，该管组设置了共用支架，而现场所设立的共用支架的跨距为 5M ，由此根据最不利情况支架间距的为 5M 分析管径的受力。

（1） DN300 单根垂直方向的基本荷载（支吊架间距为 5M ）

DN300 的总重量 = 管道自重 + 满管水重 + 保温 +10% 的附加重量 =155.6KG/M*5M=778KG

则 4 根 5 米长的 DN300 管组综合重量 =778KG*4 根 = 3112KG

（2）共用支架为槽钢制作，且支架的跨度为2.5米，故根据槽钢承载受力的通用表如下所示：

20号槽钢跨度2.5米的承载力为 3294KG 才大于组合管路的重量 3112KG ，故现场应该制作20号槽钢的综合支吊架才能满足要求，当然这些计算都是在国标的情况下计算的结果，如果材料非标的话就要另外计算了。

管线综合支吊架是在安装工程中将给排水、暖通、电气、消防等各专业的支吊架综合在一起，统筹规划设计，整合成一个统一的支吊架系统，有利于节约成本、加快施工进度、提高观感质量，并最大限度的节省空间。实例赏析武汉建工集团在工程中应用并总结的管线综合支吊架施工工法，以供大家学习应用！

#1 管线综合支吊架优势

给排水系统、空调水系统、空调风系统、消防平层主管、强弱电桥架，可以采用同一支吊架，省去了穿插安装支吊架的复杂过程，提高了工作效率。

普通安装方式支吊架凌乱分散，交叉较多，采用综合支吊架工法，将排布整齐有序的综合支吊架取代传统支吊架形式，不仅减少了支吊架的数量，而且使管线走线更清晰，明朗，观感、质量均大大提高。在满足各种管线布置的前提下，有效地控制整体占用空间。

支吊架设计时，考虑所有被支吊物最大应力时的极限叠加，而实际受力远小于此，例如水平力同时达到相同方向的最大值等。经过荷载计算，保证了综合支吊架的强度，相对于传统支吊架做法更安全可靠。

支吊架的减少，减少了建材用量，节约了成本。节约了资源，减少了现场加工的人工及材料加工时产生的噪音和固体废弃物污染。

#2 管线综合支吊架施工工艺

首先对安装工程给排水、暖通、电气、消防等所有专业进行深化设计，利用BIM等工具优化布局，对各专业管线进行综合布置。根据管线综合布置的结果，制定出支吊架初步方案。根据方案计算间距、过载重量，再通过计算结果确定吊杆和横梁的尺寸，然后制定支吊架定型方案及大样图。最后根据策划确定的方案及大样图下料、制作、安装。

① 结合现场深化设计

↓

② 对各专业管线进行综合布置

↓

③ 确定支架间距及过载计算

↓

④ 计算支吊架尺寸及选材

↓

⑤ 设计综合支吊架方案及大样图

↓

⑥ 支吊架材料准备及加工制作

↓

⑦ 支吊架安装

↓

⑧ 支吊架的校正及检查试验

结合现场深化设计

首先明确设计及规范要求，结合现场熟悉图纸。

对各专业管线进行综合布置

1. 工程管线综合布置原则

1）大管优先 。由于大截面、大直径的管道，如空调通风管道、排水管道、冷却水管道、排烟管道等占据的空间较大。在平面图中先作布置。

2）强弱电分设 。由于弱电线路如电信、有线电视、计算机网络和其它建筑智能线路易受强电线路电磁场的干扰，因此强电线路与弱电线路不应敷设在同一个电缆槽内。

3）有压让无压 。指有压管道和无压管道。无压管道．如生活污水、粪便污水排水管、雨排水管、冷凝水排水管等都是靠重力排水，因此，水平管段必须保持一定的坡度，是顺利排水的必要和充分条件。所以在与有压管道交叉时，有压管道应避让。

4）电气避热避水 。在热水管道、蒸汽管道的上方及水管的垂直下方不宜布置电气线路。

2. 综合考虑各专业特性

1）综合支吊架施工技术的关键是熟悉各专业管线的特性 ，有压管道、桥架走向相对不受限制，只要适当考虑节约即可，而对于排水、空调冷凝水等无压管道，坡度是必须要考虑的因素，且不宜受其它管线影响其路由，以确保坡度合理，排水通畅。 并要考虑留出线管线缆安装、检修空间 。

2）考虑保温、隔热垫 的设置高度。

3）风道空间占用 最大，可以考虑在支吊架上设二层支吊架把风道架高的办法，这样风道下面还可以有走管线的空间。

4）了解各专业管线的支吊架设置要求 ，确定合理的支吊架布置间距、形式、材质及规格型号。

5）考虑装饰施工的吊顶龙骨 施工情况，特别是主龙骨的设置，明确其布置位置，高度尺寸。

3. 明确支吊架的综合布局，利用计算机画出初步施工布置图，明确布置方案

根据初步确定布置情况现场核实方案的可行性，依据具体墙体设置情况，顶部梁板分布情况，结合盘管、风机等设备的位置情况，进行方案的调整，确定支吊架形式、材质，型号的规格，最终达到方案切实可行。

确定支架间距及过载计算

1. 管架计算间距

管架计算间距可定为1.5米，3.0米，6.0米三种。

2. 过载计算

1）设备、风道、电缆桥架、各类管道自重

设备、风道自重参照设备出厂合格证及检测报告具体数据；电缆桥架自重参照《五金手册》进行计算；各类钢制管道自重，管径DN15～DN150按照国家标准《低压流体输送用焊接钢管》的普通钢管，管径DN200～DN500按照国家标准《输送流体用无缝钢管》的最小壁厚管重计算。塑料管道自重，管径20mm～315mm按照国家标准《给水用硬聚氯乙烯管材》的管重计算。

2）安装过载计算

设备按 动载承重 计算；风道按 风道自重 计算；电缆桥架按 承载电缆重量 及 桥架自重 之和计算，各类管道重量按 保温管 与 不保温管 两种情况计算。

1. 保温管道 ：按设计管架间距的管道自重、满管水重、60mm厚度保温层重以及以上三项之和10%的附加重量计算。保温材料容量按岩棉100kg/m3计算。

2. 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和10%的附加重量计算。

3. 各种管道间距管重均为 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。

4. 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24.3化整为30kg。

3）设计荷载

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0.3倍计算。

3. 地震荷载 ：按地震设防烈度≤8度计算地震作用。不考虑风荷载。

计算支吊架尺寸及选材

1. 吊杆

吊杆按轴心受拉构件计算，并考虑了一定的腐蚀余量。吊杆净面积An按下式计算，并满足国标GB/T17116.3。吊杆最大使用荷载见下表。

An-吊杆净截面积（mm2）

N-吊杆拉力设计值（N）

f-钢材强度设计值（N/mm2）

2. 横梁

1）横梁抗弯强度计算

rx、ry-截面塑性发展系数

Mx、My-所验算截面绕x轴和绕y轴的弯矩（N-mm）

Wnx、Wny-所验算截面对x轴和对y轴的净截面抵抗矩（mm3）

f-钢材强度设计值（N/mm2）

2）横梁抗剪强度计算

r-抗剪强度（N/mm2）

V-计算截面沿腹板平面作用的剪力（N）

S-计算剪力处以上毛截面对中和轴的面积矩（mm3）

Ix-毛截面惯性矩（mm?）

tw-腹板厚度（mm）

fv-钢材的抗剪强度设计值（N/mm2）

3. 连接计算

焊接连接及螺栓连接按钢结构设计规范的有关公式，计算所需焊缝长度及连接螺栓大小。

4. 受弯梁挠度和受压构件长细比的规定

受弯梁绕度不宜大于L/200（L为受弯构件的跨度，对悬臂梁和伸臂梁为悬伸长度的二倍）。受压构件的允许长细比不宜超过120。

5. 选材要求

1）本设计如无特殊标明，均按重量计算设计。在满足5.2.3的条件下，可直接使用本设计。有防震要求时，应在管卡部位的周围衬垫3mm的橡胶层。

2）管道吊架由吊架根部、吊杆、横担和管卡四部分组成，可根据需要进行组合选用，同时还应注意，吊架根部的吊杆直径必须与各吊架横担的吊杆直径相同。

3）本设计仅考虑支吊架本身的强度与变形。当管径较大时，有关支吊架对于梁、板、柱、钢架等结构强度的影响，须经结构专业设计人员验算。

4）支吊架所使用的标准件应为专业厂家生产，自行制作的管架所用的钢材应采用Q235B钢，制作时，钻孔不得使用气割，电焊条采用E4300～E4313号。

设计综合支吊架方案及大样图

具体参见下图（综合支吊架大样图），施工时可根据不同的现场施工情况和用途进行自主调整和变更。

支吊架材料准备及加工制作

1. 钢材的除锈与防腐

钢材进场经监理验收后，采用角向磨光机对钢材进行除锈；除锈完成后，采用空压机对钢材喷漆进行防腐。

2. 综合支吊架的根部的加工制作

综合支吊架的根部采用[10槽钢加工制作，制作方法如下：

采用氧气、乙炔对槽钢进行截断，再采用氧气、乙炔在槽钢段的一侧开口，开口大小为50mm×13mm；最后，采用角向磨光机对已加工好的根部进行抛光处理。

3. 综合支吊架根部的焊接

根部加工完毕后，将其与原来预留的支吊架预埋铁件进行焊接，使它们连接牢固。支吊架上部应与预埋件平齐，不得超出或低于预埋件，焊缝厚度不得小于4mm，全长度满焊。

4. 综合支吊架根部的防腐

根部焊接完成后，将焊渣清理干净后，采用红丹防锈漆对其进行防腐处理。

5. 吊梁的加工制作

综合支吊架的根部焊接完成后，根据电缆桥架、风管、水管的设计施工图纸，结合施工现场实际情况；采用砂轮切割机和台钻，对∠40×4、∠50×5、∠63×6的角钢进行加工制作。支、吊、托架要统一加工，形式一致。支吊、托架的角钢、槽钢的管卡眼，一律采用机械钻孔，严格禁止电气焊打孔。

支吊架安装

1. 吊杆的安装

将吊杆安装在根部的条形孔内。

2. 吊梁的安装

将各种不同用途的吊梁，按照设计方案的要求，安装在不同的标高上。支、吊、托架所用的角钢、槽钢开口朝向应一致。

支吊架的校正及检查试验

1. 综合支吊架的校正

每个区域的综合支吊架安装完成后，采用水准仪和经纬仪对综合支吊架的吊杆和吊梁进行调正、调平。

2. 过载试验

使用承重物悬挂于支吊架上，荷载为设备、风道、电缆桥架、各类管道及支吊架自重及工作荷载的总合的2倍，悬挂时间为12小时。试验结果应预埋件牢固、吊架根部焊接严密、支吊架未变形为合格。

1

重点、难点分析

难点：

1、管道系统复杂，支架形式多样，选型难以把握，支架易变形产生隐患；

措施：

1、采用优质钢材制作；

2、进行满载荷计算，对支架进行受力分析；

3、选取经济可靠的支架；

难点：

2、管道管径大，受力集中；支架数量庞大，安全隐患点多；

措施：

1、对焊工进行技术交底，选用技术过硬焊工进行专职制作；确保焊接质量和效率；

2、对焊缝进行防腐处理，必要时进行探伤检查；

2

支吊架的选型

1、计算管道重量

按设计管道支吊架间距内的管道自重、满管水重、保温层重及10%的附加重量（管道连接件等）计算；

2、设计载荷

垂直荷载：考虑制造、安装等因素，采用支吊架间距的标准荷载乘以1.35的荷载分项系数；

水平荷载：水平荷载按垂直荷载的0.3倍计算；

不考虑风荷载。

3、横担抗弯强度计算

横担存在水平推力时抗弯强度按下式计算

横担不存在水平推力时抗弯强度按下式计算

式中：

rx、ry ? ?截面塑性发展系数

1)承受静力荷载或间接承受动力荷载时， rx = ry =1.05。

2)直接承受动力荷载时， rx = ry =1。

Mx、My? ?所验算截面绕x轴和绕y轴的弯矩(N·mm )

Wx、Wy ? ?所验算截面对x轴和对y轴的净截面抵抗矩(mm3 )

f? ?钢材的抗弯、抗拉强度设计值(N/mm2)

4、实例分析

现以两根DN400的无缝钢管一起做支架进行举例说明：

（1）支架具体数据如上图所示，支架间距设置为4.8m一个；

（2）计算管道重量：

查阅五金手册并计算可得下表：

管径（ mm ）	壁厚（ m ）	外径（ m ）	内径（ m ）	每 M 管重（ Kg ）	每 M 水重（ Kg ）	每 M 保温重量（ Kg ）	每 M 满水重（ Kg ）
400	0.009	0.426	0.408	92.554	130.740	3.741	227.035

（3）计算时，以10Kg为基数，即不满10Kg的按照10Kg计算。

支架间距为4.8m，即每个支架相当于要承受4.8m管道的重量

4.8mDN400无缝钢管重量：

M=4.8*每m满水重=4.8*230=1104kg

故受力F=M*g=11040N

（4）载荷计算

根据支架方案，建立模型，分析受力情况，找出最不利点；

此处，先假设采用12.6#槽钢，查阅五金手册，其单位重量为12.4kg/m

故 其均布荷载为0.124N/mm；

槽钢横担的受力为两个集中应力和一个均布荷载的叠加。

集中应力受力分析图：

均布载荷受力分析图：

两者叠加后弯矩图：

由图可知，其最不利点得位置，为了方便计算选取1/2处为最不利点，由此可根据公式得出支架标准载荷Mk=88495 N·mm

因为标准荷载Mk=884951N*mm，所以垂直荷载Mx=1.35Mk

水平荷载按照垂直荷载的0.3倍计算，即水平荷载My=0.3Mx

由右表可知，

Wx=0.0621mm3

Wy=0.0102mm3

为加大保险系数，此处当所用材料为刚性材料，无塑性。截面塑性发展系数都取1。即Rx=Ry=1

钢材的抗拉强度设计值采用钢材Q235的数据，为215N/mm2，即f=215 N/mm2；                              

将数据代入横担抗弯强度公式

  

即可知所验算材料型号是否符合受力要求。各种型号型钢计算结果如下表：

槽钢型号	Mk	Mx （ N*mm ）	My （ N*mm ）	Wx （ mm3 ）	Wy （ mm3 ）	结果（ N/mm2 ）	钢材抗拉强度设计值（ N/mm2 ）
12.6	749778	1012200	303660	62100	10200	81.30021	215
10	748087	1009917	302975	39700	7800	113.4383	215
8	746679	1008017	302405	25300	5790	162.47894	215
6.3	745693	1006686	302006	16100	4500	228.77545	215

3  

螺栓及吊具选型  

1、膨胀螺栓受力计算

 膨胀螺栓设计参数如右表：

YG3 型膨胀螺栓	拉力值 KN	剪力值 KN
M12	12.97	8.93
M16	24.5	16.86

DN400无缝钢管重量表：

管径（ mm ）	壁厚（ m ）	外径（ m ）	内径（ m ）	每 M 管重（ Kg ）	每 M 水重（ Kg ）	每 M 保温重量（ Kg ）	每 M 满水重（ Kg ）
400	0.009	0.426	0.408	92.554	130.740	3.741	227.035

每个支架相当于承受两根4.8m DN400无缝钢管

总重量为M=230*4.8*2=2208Kg

故F=Mg=22080N=22KN

假设使用M12膨胀螺栓，共计12个，则，能承受的剪力值为107.16KN

为管道重量的5倍。

此处，每个支架使用M12的膨胀螺栓12个，完全能够承受此种支架方案的受力。

2、葫芦吨位确定：

一次性吊装2根DN400管道，每根管道长24米。DN400管道重量为92.5KG/M。故管道总重量为M=2*24*92.5=4440KG。

每根支架总长度为3米，与管道一次性固定3根支架。12.6#槽钢重量为12.4KG/M。

故支架总重量为M=3*3*12.4=111.6KG

支架与管道总重量为M=4440KG+111.6KG=4551.6KG

吊装过程采用4个葫芦同时均匀受力，此处每个葫芦承受的重量为4551.6/4=1137.9KG

葫芦采用3吨位的能够满足；

4

成品支架展示

支架大样图及完成照片展示：

5

施工保障措施

1、质量保障措施

(1)、所以进场材料全部进行验收，从材料源头开始控制质量，杜绝使用不合格产品。

(2)、所有焊工实名制管理，确保每道焊缝合格，对于焊缝全数检查。

(3)、支架所有焊缝采用专职焊工焊接，对于焊缝进行防腐处理。

2、成品保护措施

所有材料堆放于干燥、干净的场地，防止腐蚀。

3、安全保障措施

(1)、现场必须正确佩戴安全帽，高空作业必须正确佩带安全带，脚手架、施工吊架搭设验收合格，严禁酒后进入施工现场作业，施工负责人对施工人员做好相关应急工作。

(2)、管道吊装所用绳索、葫芦及其他工具，在使用前一定检查合格，存在安全隐患的禁止使用。

(3)、在梁上部临时设置的吊装点一定要焊接牢固，吊装前要有专人检查，才能使用。

(4)、吊装管道时要有足够的人手，不能盲目施工，现场要有专人负责指挥，起吊速度不宜过快，确保吊装安全顺利进行。

(5)、特殊工种必须有操作证件，当现场进行电气焊作业时，操作人员必须对现场周围进行检查是否存在易燃易爆物品，如果存在不安全因素，应采取相应的保护措施，移动可燃物品隔离，设专业人员携带干粉灭火器监护。

综合支吊架系统计算及运用

综合支吊架计算书

一般配管建模达到 60% 模型后，就要开始上支吊架了。这时就不得不 计算支吊架点的受力情况，才能正确的选择合适的支架形式。支吊架荷载的计算一般就算垂直荷载和水平荷载，对于他们的计算方法，不同的书籍标准各有不同，下面我给大家分享一下我认为讲的比较浅显易懂又比较全面的方法。值得一提的是，这里所提方法都是针对于普通管道的支吊架荷载的计算 , 像应力管线那么复杂的管线是需要应力计算软件才能算准的。

一、管道管件及阀门重量查询

在计算管道荷载之前，都会涉及的管道、管道元件及阀门的重量计算，这里我推荐一下 PIPEDATA 软件。非常傻瓜式的软件，只有网上下载一个，放在电脑里不用安装就可以使用。

 

以上图可以根据管道的管径、等级、壁厚查询每米管道的净重及充水重量；

 

以上图是根据阀门的管径、阀门形式、等级等查询出阀门的重量。

PIPEDATA 软件用起来十分方便，比大家查询标准书籍快多了。大家可以下载下来用一用哦。

一、 支吊架垂直荷载的近似计算法

1.  理论依据

       该篇所提的方法，是简单的刚体分割法或称力矩分割法，即将管系视为一个刚体，逐次将管系分割为静定梁计算，计算有两个前提：

(1)  管系的计算质量之和与支点荷载之和相等；

(2)  由管系质量产生的力矩与支点荷载所产生的力矩之和为零。

2.  水平直管的计算

 

则 A 、 B 、 C 三点的力为：

Q _A =qa/2 ；

Q _B =q(a+b)/2;

Q _C =qb/2;

式中： Q _A 、 Q _B 、 Q _C ——支点 A 、 B 、 C 承受的荷载， N;

      Q ——每 m 管道的基本荷载， N/m ；

      a 、 b ——管段长度， m 。

3. 带有集中荷载的水平直管  

则 A 、 C 三点的力为：

Q _A =qL/2+Pb/L ；

Q _C =qL/2+Pa/L;

 

3.  L 形垂直管

 

   

上图 (1) 中的管道受力可以把垂直管段视为在水平直管 A 端的集中荷载，如上图（ 2 ）所示， 则此时的受力计算公式为：

Q _A =qL+qb/2 ；

Q _B =bq/2;

4.  Z 形垂直管的计算

同样，对于复杂的 Z 形垂直管也是可以简化为简单基本模型来计算，如下图：

 

图（ 1 ）计算公式为：

Q _A =qa/2 ；

Q _B =q(a+b)/2+lq;

Q _C =qb/2;

图（ 2 ）计算公式为：

Q _A =qL/2+bql/L ；

Q _B =qL/2+aql/L;

图（ 3 ）计算公式为：

Q _A =qL/2+bql/L+P ；

Q _B =qL/2+aql/L;

 

二、 水平荷载

1.  水平管道滑动支架的计算

滑动支架一般会产生水平推力，水平管道这个水平推力是由摩擦力系数决定的。化工管道一般是钢管，而支架也是采用的型钢，一般摩擦系数 μ都是 0.3 。则

P _水平 =0.3G  ,

式中 G 为单根管道的垂直荷载。

2.  垂直管道滑动支架的计算

     垂直管道滑动支架的水平推力，一般是很难算准的，在有条件的情况下还是用 CEASER II 应力软件算一下准确些。一般粗算的时候，我们一般取单根管道垂直荷载的 10% （这个是根据大家经验选取的，并没有理论依据）。

注：该篇所提计算方法均来自于《石油化工管道安装设计变查手册》   王怀义主编，中国石化出版社。

很多的事后或无奈，为事前控制提供了依据，那就是我们平常讲的机电工程质量通病与防治，它告诉我们应当采取什么样的措施去阻止或减少质量通病的出现，一切都是事前、事中控制很关键！