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S o l i d W o r k s支架受力
分析报告
This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
管道支吊架受力分析总结
管道安装在机电安装工程中占较大的比重，而管道支吊架的制安在管道安装中扮演着主要的角色，它直接关系到管道的承重流向及观感。有些支吊架不但影响观感，更存在着安全隐患，为了消除管道支吊架存在的各种隐患，使管道支吊架制安达到较高水平，有必要对管道支吊架进行荷载受力分析，确保支吊架荷载在安全范围以内。
选取宝鸡国金中心-购物中心地下室某段压力排水管道进行受力分析：
系统：压力排水
材质：镀锌钢管
管径：DN100
管道数量：两根
两支架间距：6米
一、管道重量由三部分组成：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（管架间距管重均未计入阀门重量，当管架中有阀门时，在阀门段应采取加强措施）。
1、管道自重：
由管道重量表可查得，镀锌钢管 DN100：m ，支架间距按6米/个考虑,计算所得管重为：
f1=*6kg=*10=
2.管道中水重
f2=πr2ρ
l=**1000*6kg==
介质
3、管道重量
f=f1+f2+(f1+f2)*10%=
4、受力分析
根据支架详图，考虑制造、安装等因素，系数按考虑，每个支架受力为：
F=*2=
假设选取50*5等边角钢（材质为Q235）做受力分析试验
分析过程：
1、支架建立
1）在REVIT导出要进行分析的支架剖面，然后打开solidworks软件,打开保存好的CAD支架剖面图；
2）通过草图绘制工具绘制支架轮廓；
3）通过插入-焊件-结构构件选择50*5等边角钢，并在绘制好的轮廓图上依次描图（如果没有需要的型钢号，可以下载国标型钢库放在solidworks指定的文件夹）；
绘制型钢轮廓型钢的选择支架建立
4）赋材质：对支架模型赋予普通碳钢材质；
2、支架加载
1）定义受力面：对横担的水管投影区域进行分割，便于为下一步载荷选择指定面（我们等效管道的作用力集中在水平中心截面）；
2）边界条件、载荷的定义:对支架的上端进行固定，保证在力的加载过程中不晃动，对支架进行加载，力的大小为;
定义受力面力的加载
3、受力分析
从图中可以看出屈服力大小为，而最大应力只有，最大应力小于屈服力的大小，型钢处于弹性应力应变阶段。
1）应力、应变关系如下：
绘制成应力应变曲线图如下：
从图中可以看出，应力/应变曲率变化不明显，处于弹性应力应变行为阶段，各部位均没有发生屈服现象。
由相关资料可查得50*5等边角钢的抗拉强度σb=423MPa，抗剪强度σr=σb*=，型钢吊杆拉伸强度小于它的抗拉强度，型钢横担小于它的抗剪强度，所以50*5等边角钢可以满足使用要求。
2）危险部位应力分析
图中的蓝色区域为支架应力最大的地方，也即该处最容易发生变形与开裂，在设计中应对有较大变形的地方，解决办法有两个：1、加固，可以通过增加肋板来加固，在型钢
焊接的地方更应该满焊以此增大接触面，从而减小开裂的可能；2、通过选择更大规格的型钢来试验，直到满足设计要求为止。
通过上述例子，如果我们选择40*4的等边角钢来试验，通过计算和分析校核，发现可以满足使用要求，从而更加节省了型钢的用量。
以上分析只考虑了垂直方向的载荷，实际上对于有压管道，同时存在水平方向的受力，所以我们分开单独分析一下。
二、支架水平方向受力
1）补偿器的弹性反力P
（仅适用于热力管道）
k
当管道膨胀时，补偿器被压缩变形，由于补偿器的刚度（对于套筒式补偿器，则由于填料的摩擦力作用），将产生一个抵抗压缩的力量，这个力是通过管道反作用于固定支架，这就是补偿器的弹性反力，轴向型波纹补偿器的弹性反力P
：
k
=ΔX·Kx·10-1(kg)
P
k
式中ΔX—管道压缩变形量（即管道的热伸长量）(mm)
Kx—补偿器轴向整体刚度)(N/mm)
其他各类补偿器可通过不同公式计算得出。
2)不平衡内压力Pn（仅适用于热力管道）
当在两个固定支架间设置套筒式及波纹补偿器时，而在其中某一固定支架的另一侧装有阀门、堵板或有弯头时，且当阀门关闭时，由于内压力的作用，将有使补偿器脱
开、失效或损坏的趋势。为了保护补偿器，要求固定支架有足够的刚度和强度，这个力就是管道的不平衡内压力。
Pn=P
·A(kg)
式中 P
—热介质的工作压力（kg/cm2）
A—按套筒式及波纹式补偿器外径计算的横截面积（cm2）当支架布置在两不同管径之间时：
Pn=P
0·(A
1
-A
2
)(kg)
式中A
1
—直径较大者补偿器横截面积（cm2）
A
2
—直径较小者补偿器横截面积（cm2）
3)管道移动的摩擦力：Pm
Pm=μqL
式中μ—管道与支撑间的摩擦系数
μ的取值一般为：钢与钢滑动接触取
钢与钢滚动接触取
管道与土壤接触取～
q—计算管段单位长度的结构荷重，N/m
L—管段计算长度,m
