大跨度管道支架的支撑方案研究

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建立模型

为了更直观的比较两种支撑形式对管架受力的影响，因此拟定支架柱及横梁均为同样断面。人字和V形交替支撑按受拉构件设计，人字支撑按受压构件设计。根据GB50709-2011钢铁企业管道支架设计规范的规定，7度设防时的管道支架支撑长细比限值按受拉杆设计时为300，按受压杆设计时为200。按此限值初步选定人字和V形交替支撑为∠90×6(长细比为283＜300)，人字支撑为十字组合等边角钢2∠90×6(长细比为161＜200);两种形式的管道支架构件及受力简图见图2。

结果分析

经计算，在支架顶部水平力40kN作用下，两种支撑形式的支架构件应力比见图3，节点位移见图4。人字和V形交替支撑应力比最大值为0．5，支架位移呈弯曲形，最大节点位移为顶部9．5mm，与支架高度比值为1/1684，远小于限值1/400;人字形支撑应力比最大值为0．36，支架位移亦呈弯曲形，最大节点位移为顶部2．8mm，与支架高度比值为1/5714，亦远小于限值1/400。因此，两种支撑形式的支架均满足应力比及位移限值要求。

结果比较

1)从受力角度来说，两种支架在柱顶水平力作用下，柱及横梁应力比十分接近，基本相同;而支撑的最大应力比人字和V形交替支撑为0．5，人字形支撑为0．36。两者均满足受力要求，但前者比后者在受力上应力使用的更充分。2)从变形的角度来看，人字和V形交替支撑支架的最大节点位移与支架高度比值为1/1684，人字形支撑支架的比值为1/5714，虽然前者的最大节点位移是后者的3．4倍，均满足1/400的位移限值要求。3)就经济的角度来说，人字和V形交替支撑的用钢量仅为人字形支撑用钢量的50%，由此得出前者更能节省工程造价。4)从适用性的角度来说，人字形支撑支架不仅适用于单层管道，也适用于双层甚至多层管道支架，故人字形支撑支架适用性更加广泛。

结语

实际上，大跨度支架不仅仅在工业中的管道支架中被用到，在民用建筑乃至体育场馆等设计中都会涉及到。如在民用建筑中的钢与混凝土组合结构中，由于跨度一般情况下都会大于层高，那么支撑的设置就与本论文所述的情况相符合。因此，在大跨度的情况下，在受力、变形、经济和使用等多方面条件限制下，做好支撑形式的选择是很有必要的。（本文作者：梁定益 单位：海南省建筑设计院）