钢结构管廊设计常见问题解析

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钢结构管廊涉及常见问题解析

钢结构管廊涉及常见问题解析

钢结构管廊设计常见问题解析摘要在对钢结构管廊的设计和校核工作中,发现很多在设计中容易疏忽或出现错误的地方,按结构基本布置、荷载、结构构件计算和连接节点计算四个方面总结和分析常见的问题。

关键词常见问题解析钢结构管廊设计在相邻独立式管架间设置纵向联系构件,如纵梁或桁架,所构成空间体系称为纵梁式管廊。

若结构构件采用型钢,就是通常所说的钢结构管廊,它是一种广泛应用于冶金、石油化工等行业的管道支撑结构。

由于钢结构具有易于工厂加工、安装速度快、构件断面相对较小等优点,使钢结构管廊得到越来越广泛的应用。

通过对钢结构管廊的设计和校核工作,发现很多在设计中容易疏忽或出现错误的地方,按结构基本布置、荷载、结构构件计算和连接节点计算四个方面总结和分析常见的问题。

管廊的水平外力通过纵梁传递到垂直支撑,进而传到柱和基础。

设计经验不足的设计人员往往只考虑结构本身来布置垂直支撑。

这样可能会产生很多问题:如水平力传递路径过长、与管道碰撞或产生较大的温度应力等。

1 结构基本布置1.1 最小净空1.1.1 原因分析由于管廊跨越道路或铁路时,跨度比较大,一般需要采用桁架,而管道专业条件中往往只提管道底标高即结构的顶标高,若采用桁架上弦支撑管道,下弦离路面或轨顶的距离可能就满足不了最小净空的要求。

最小净空要求见《化工、石油化工管架、管墩设计规定》HG/T 20670—2000(以下简称《设计规定》)。

1.1.2 解决方法若采用上弦支撑管道导致下弦至道路中心或铁路轨顶净空不足时,可采用桁架下弦支撑管道。

若净空仍不满足,则应要求管道专业修改管底标高。

该问题一定要特别注意,否则等钢结构安装好之后再修改就会十分困难。

1.2 垂直支撑布置1.2.1 原因分析管廊的水平外力通过纵梁传递到垂直支撑,进而传到柱和基础。

设计经验不足的设计人员往往只考虑结构本身来布置垂直支撑。

这样可能会产生很多问题:如水平力传递路径过长、与管道碰撞或产生较大的温度应力等。

浅析钢结构管廊设计常见问题

浅析钢结构管廊设计常见问题

开风荷载计算过程,对于直接承受电缆桥架风荷载的结构零 件来讲,应该给予水平支撑处理。
三是管道内介质重问题。活载输入是处理管道内介质中 的主要 方 式,在 实 行 抗 震 验 算 过 程 中,竖 向 活 载 需 要 乘 以 1/2折减数据,从而 造 成 钢 结 构 管 廊 设 计 结 构 出 现 不 安 全 现 象。因此,在设计管廊期间,其管道介质重应该根据恒载输 入开展计算。
经验交流
浅析钢结构管廊设计常见问题

熊超兵 潘亦澄
(南京苏夏工程设计有限公司,江苏 南京 210036)
【摘要】 安装速度快、构件断面小、便于加工都属于钢结构具备的优势,这些优势使钢结构管廊在建筑工程中得到广泛使 用。但是对钢结构管廊实施设计和校核过程中,特别容易出现一些疏忽,造成钢结构管廊设计期间出现质量问题,对钢结构管 廊使用质量造成严重影响。本文将钢结构的基础布置、荷载、结构零件计算以及连接阶段计算问题作为中心,对钢结构管廊设 计常见问题展开深入分析。
二、钢结构管廊结构构件计算问题 (一) 水平摩擦力问题 在计算钢结构管廊框架横梁时,并未对管道水平摩擦力 进行充分考虑。在管道荷载影响下钢结构管廊框架横梁产生 双向受弯构件,如果设计人员经验不够,就会在设计期间对 管道水平外力和垂直力进行充分考虑,并没有对横梁所产生 的摩擦作用进行充分考虑,甚至不会计算摩擦力。在工程设 计期间,应该参考一下公式对管道和横梁摩擦力进行计算: Fm=KjμG 其中,管道对横梁造成的摩擦力用 Fm表示,管道牵制 系数用 Kj代替,μ则代表的是管道和钢梁之间的摩擦系数, G代表垂直荷载。 (二) 柱计算长度问题 在设计钢结构管廊期间,将其按照无侧移框架计算时, 柱的长度应该根据程序默认值来进行计算。但是在 PKPM程 序中,计算柱长应该按照节点进行计算,然后部分情况下节 点并不是避免柱子出现位移的有效支撑点。 三、结语 钢结构管廊作为一种管道支撑结构,在冶金、石油化工 等行业都得到了广泛应用,并且使用钢结构期间,可快速完 成安装,而且零件断面比较小,容易加工,得到的整体效益 比较好。在开展钢结构管廊设计工作时,最常见的问题包括 结构基础安排、荷载、结构零件计算等,如果设计期间处理 不当,则会对整体钢结构管廊设计品质造成严重影响,从而 带来安全隐患。所以,在设计结构管廊过程中要按照设计标 准严格 执 行,保 证 设 计 细 节,对 相 关 设 计 数 据 进 行 合 理 控 制,从而确保钢结构管廊设计和使用效益得以实现。

钢结构管廊在建筑工程中的设计与应用

钢结构管廊在建筑工程中的设计与应用

钢结构管廊在建筑工程中的设计与应用1、钢结构管廊的设计问题钢结构管廊的设计问题主要是由于钢结构本身作为建筑结构形式的一种需要加强对各个结构位置而定受力点的计算和分析,做好钢结构的连接工作;同时管廊作为建筑外围处于空中的结构类型,也需要对管廊的布置形式以及承受荷载等做好相应的计算工作,保证管廊使用的安全性和效益性。

综合而言,要做好钢结构管廊的设计工作,应该注意做一下内容的设计工作:1.1钢结构管廊的结构布置形式设计首先,钢结构管廊的结构布置形式的设计应该考虑到钢结构管廊的支撑结构问题,通常钢结构管廊的水平外力会通过结构纵梁传给垂直受力支撑结构,然后传递到柱结构和基础结构。

但如果在钢结构管廊的设计过程中,设计人员对于垂直支撑结构的受力问题考虑的太片面,只是单纯的考虑到钢结构的水平外力对垂直在支撑结构的施加力,没有考虑到支撑结构的施工和使用过程中遭受到的其余外加应力,例如温度应力、水平外力的传递过程、管道碰撞问题等等给水平支撑结构造成的影响,那么设计出来的水平支撑结构肯定无法满足钢结构管廊的设计要求。

对待水平支撑结构的设计应该根据钢结构管廊的具体承受何在设置水平推力较大的位置为大管道的固定点位置,缩短水平外力传送到支撑结构的路径途径,同时在设计的过程中考虑到管道的位置划分情况是否会引起管道的碰撞等等,经历保持垂直支撑结构与钢结构管廊的中部保持对称形状,降低温度应力对支撑结构的影响。

其次,钢结构管廊的结构布置形式应该考虑到管廊的最小净空问题。

通常钢结构管廊在设计过程中需要保持的跨度都会比较大,因此为了保证钢结构管廊的在空中的稳定性,应该对钢结构管廊设计相关桁架结构。

但是在钢结构管廊的设计过程中,设计人员缺少对桁架的设计内容或者桁架的设计内容不够完善正确等等,造成了桁架上线支撑管道以及下弦距离路面或者管廊顶部之间的距离无法满足最小净空的要求。

此时设计人员应该针对桁架下弦进行管道支撑调整作业,如果依然满足管廊净空的要求,那么只有对下线管道的底部标高进行相应的调整。

钢结构设计中存在的问题及对策探讨

钢结构设计中存在的问题及对策探讨

钢结构设计中存在的问题及对策探讨钢结构是一种常见的建筑结构形式,其具有高强度、稳定性好、施工周期短等优点,因此在现代建筑中得到广泛应用。

钢结构设计中也存在着一些问题,需要我们进行探讨并提出相应的对策,以确保钢结构的安全性和可靠性。

一、钢结构设计中存在的问题1. 材料选择问题在钢结构设计中,材料的选择对结构的性能和安全性至关重要。

在现实施工中,有时材料的质量无法保证,存在掺假掺杂等问题,导致结构材料的性能无法满足设计要求。

2. 节点连接问题钢结构的连接节点是容易出现问题的关键部位,设计不合理或者连接件质量不过关,都可能导致结构安全性大大降低。

3. 抗震性能问题钢结构建筑在抗震性能方面优于混凝土结构,但由于抗震设计规范的限制和施工质量的问题,钢结构建筑的抗震性能并不理想。

4. 腐蚀防护问题钢材易受腐蚀影响,尤其在潮湿环境中,若腐蚀防护措施不力,会直接影响钢结构的使用寿命和安全性。

1. 加强材料质量管理钢结构设计中,建议建立健全的材料供应管理体系,遵循规范要求对材料进行严格把关和检测,杜绝掺假掺杂问题的发生。

2. 设计合理的连接节点在设计时,应加强对连接节点的考虑,采用合适的连接件和安全设计,确保节点的可靠性和稳定性。

3. 增强抗震设计和施工质量管理钢结构在抗震设计上应按照规范要求进行设计,并且在施工过程中加强质量管理,保证结构的抗震性能。

4. 加强腐蚀防护钢结构腐蚀防护是保证结构安全使用的重要环节,应采用合适的腐蚀防护手段,如喷涂防腐漆、采用防腐涂层等,确保结构材料的长期使用和安全性。

结语钢结构的设计存在一些问题,但只要我们合理对待并采取相应的对策,就能够有效解决这些问题。

在今后的工作中,我们应该加强对钢结构设计中存在的问题的研究和探讨,不断改进和完善设计理论和规范要求,提高钢结构的安全性和可靠性。

同时也需在工程实践中,严格遵守规范要求和加强质量管理,确保钢结构的设计和施工质量,为建筑安全和可持续发展做出应有的贡献。

钢结构设计中存在的问题及对策探讨

钢结构设计中存在的问题及对策探讨

钢结构设计中存在的问题及对策探讨
首先是设计规范的问题。

目前,国内的钢结构设计规范较为陈旧,不能完全满足当前
复杂项目的设计需求。

对策是加强对规范的修订和更新,引入国际先进经验,制定适应不
同项目需求的设计规范。

其次是计算方法的问题。

钢结构设计中的计算方法有时过于简化,无法准确反映实际
的力学行为。

对策是采用更加精确的计算方法,如有限元分析等,确保设计的准确性和可
靠性。

再次是施工工艺的问题。

钢结构施工过程中,如焊接、切割、拼装等,存在较多的施
工难点和技术问题。

对策是进行施工工艺的优化和改进,引入先进的施工技术和设备,确
保施工质量和进度的控制。

材料选用和质量控制也是钢结构设计中需要关注的问题。

对策是选择合适的钢材,进
行严格的质量检查和控制,确保材料的质量符合要求,保证结构的安全性和可靠性。

最后是设计过程中的沟通协调问题。

钢结构设计涉及多个专业领域,包括结构、土木、电气、给排水等。

不同专业之间的沟通协调不畅,容易导致设计错误和施工问题。

对策是
加强设计团队的协作和沟通,避免设计中的疏漏和偏差,确保设计的一致性和完整性。

在钢结构设计中存在的问题及对策方面,我们需要加强规范的修订和更新,采用精确
的计算方法,优化施工工艺,加强材料选用和质量控制,加强设计团队的协作和沟通,以
确保钢结构设计的安全、可靠和高效。

钢结构管廊设计的常见问题及对策研究82

钢结构管廊设计的常见问题及对策研究82

钢结构管廊设计的常见问题及对策研究摘要:随着石油化工行业的蓬勃发展,石化处理装置的规模做的也越来越大,从而使得管廊的结构越来越复杂。

在对钢结构管廊进行设计的时候,其中存在很多容易出错的问题,笔者结合多年管廊工程设计中的经验,对钢结构管廊设计进行概述,并对其中存在的常见问题进行分析,给出相应对策,以期能够提高管廊的设计水平,使得管廊设计可达到在经济上合理、技术上先进、工程上可靠的目标。

关键词:钢结构管廊;设计;常见问题;对策在石油化工码头,钢结构管廊是常见的建筑物,其是一种管线敷设支托结构,现今已大量的应用到实际工程中。

其广泛的应用原因是易加工,组装的时间较少,省时不费力,而这些优点也是钢结构管廊广泛应用的原因。

本文主要对钢结构管廊在设计中常见的问题,以及对规范理解有偏差或错误的地方进行探讨,就此类问题进行归类整理。

1.钢结构管廊设计的概述在石油化工行业中,钢结构管廊是常见的构筑物,其被广泛的应用到化工处理装置以及装置内个单元、建筑物和设备的连接中,其主要用来支撑电缆桥架和工艺管线。

管架一般可分为独立式管架和管廊式管架两种。

而钢结构管廊包括桁架式和纵梁式管架。

在实际的工程中,对管架进行设计一般应注意以下方面:(1)对工艺管道壁的最低、最高温度进行计算。

(2)管廊架平、布置图、剖面、管道规划等应满足相关要求[1]。

(3)在进行管架设计的时候应结合岩土工程地质勘查资料及工程项目拟建场地资料。

(4)对工艺管道的重量及管道内介质的重量进行计算。

2.钢结构管廊设计原则在进行管廊设计的时候,应遵循以下原则:①管廊应在每个温度区两端设置柱间支撑,从而承受管线的不平衡水平推力。

②在进行管廊结构设计的时候,可将一个温度区段看作一个计算单元,管架横梁主要承受管道的水平推力和竖向荷载。

③管廊总量应传递纵向拉力,同时也应承受横向进出管线荷载和其他荷载。

3.钢结构管廊设计的常见问题及对策(1)最小净空常见问题:管廊在实际的工程应用中,其往往都需要跨越铁路或道路,所以跨度较大,通常会采用桁架的形式,而管道的条件中往往只对管道底标高进行要求,所示采用桁架的形式对上弦管道进行支撑,则下弦距离地面的要求不能很好的满足最小净空的要求。

钢结构设计中存在的问题及对策探讨

钢结构设计中存在的问题及对策探讨

钢结构设计中存在的问题及对策探讨问题1:尺寸和构造的不精准。

在设计和加工钢结构时,如果尺寸和构造的准确度不高,将会对最终的安装产生影响,导致结构的不稳定,从而影响建筑的安全性。

对策:钢结构设计过程中,应确保尺寸和构造的准确性。

同时,加工工厂应使用先进的数控设备,保证加工的精度和质量。

问题2:必要的加固措施缺失。

在钢结构的设计中,需要考虑结构的稳定性和安全性,必要的加固措施也是必不可少的。

如果这一步骤出现问题,可能会导致结构出现缺陷或失效。

对策:设计师和结构工程师在设计过程中需要仔细考虑和评估加固措施的必要性。

此外,加固项目应得到足够的质量检验和跟踪管理,以确保其有效性。

问题3:设计和施工不符。

在一些情况下,即使设计是出色的,但如果施工不按设计要求进行,则可能出现问题。

这一问题表现为构件之间的不匹配、梁上的平行性和位置的不准确性等。

对策:创建一个全面的项目管理团队可以帮助解决这个问题。

这个团队应监督施工并确保它满足设计要求。

此外,为确保钢结构的准确性和完整性,需要使用最新的测量和监测技术来确保构件的大小和位置精准。

问题4:钢板和焊缝的挑战。

钢板和焊缝是处理钢结构的关键因素,不使用适当的技术和材料来建造钢结构可能会导致该结构的强度和耐久性降低。

对策:当钢材被焊接时,建筑师和结构工程师必须选择适当的焊接过程,以保证强度和耐久性。

此外,应使用最高级别的钢板,以确保钢结构的耐用性。

总的来说,在钢结构设计中,不断思考,充分调研市场支持,准确把握施工环境等因素,选择技术应保证结构的合理性和稳定性。

这样,就可以创建出有效和经济的钢结构项目,同时确保建筑安全。

钢结构通廊常规设计方法的局限性

钢结构通廊常规设计方法的局限性

钢结构通廊常规设计方法的局限性钢结构通廊是现代建筑中常见的一个重要构件,它具有强度高、耐久性好、施工方便等优点,因此得到了广泛应用。

传统的钢结构通廊设计方法存在一些局限性,这些局限性在实际工程中可能引发不少问题。

本文将从结构设计、建筑功能、施工与维护等方面分析传统设计方法的局限性,并提出改进建议。

一、结构设计局限性1. 等截面设计:传统的钢结构通廊常采用等截面设计,即通廊的梁柱截面尺寸相同。

这种设计方法在一定程度上降低了施工难度,但也造成了一定的浪费,因为在实际工程中,通廊的承载需求可能并不均匀,某些截面可能要求更大的尺寸,而另一些截面则可以减小尺寸。

采用等跨设计方法的通廊结构可能存在不合理的截面尺寸设计,进而导致浪费。

2. 钢材利用率低:通常情况下,传统的钢结构通廊设计方法并未充分考虑钢材的利用率。

通廊结构中使用的钢材可能存在一定程度的浪费,这在一定程度上增加了造价,同时也不利于可持续发展。

3. 缺乏动态响应设计:在传统设计方法中,一般未对通廊结构的动态响应进行详细分析和设计。

在实际工程中,通廊结构可能会受到振动等外部荷载的影响,而传统设计方法并未对此进行考虑,因此通廊结构可能在某些情况下存在不足。

二、建筑功能局限性1. 通用性不强:传统设计方法所得到的通廊结构往往是固定的、单一的。

在实际工程中,通廊的功能需求可能有所不同,因此传统设计方法的通用性不强,可能无法满足各种功能要求。

三、施工与维护局限性1. 施工难度大:传统的钢结构通廊设计方法未充分考虑施工难度,设计的通廊结构可能存在一定的施工难题。

在实际施工过程中,需要通过复杂的施工技术和方法来完成通廊的安装等工作,增加了施工难度和成本。

2. 维护不便:传统设计方法所得到的通廊结构可能存在维护不便的问题。

由于采用了等截面设计等方法,使得通廊的维护难度增加,维护周期缩短,影响了通廊的使用寿命和维护成本。

通过以上分析可以看出,传统的钢结构通廊设计方法存在一定的局限性,主要表现在结构设计、建筑功能、施工与维护等方面。

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姜晨玉钢结构管廊设计常见问题解析
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图1错误的管道荷载传递
让管道专业提出一个荷载传递的原则,如有多少 比例的管道需要在次粱上设支撑。如果管道专业 提不出,只能按所有的管道在主粱上支撑来计 算,这样对主梁来说是偏于保守的,但用于计算 主框架梁柱和基础还是可行的。
在构件拼接时,高强螺栓的连接长度有时会 过大,此时应该考虑螺栓受力的不均匀性。否则 往往会导致局部螺栓受力过大而使螺栓各个击 破,从而导致构件破坏。 4.3.2解决方法
按《规范》7.2.4条规定,当受力方向的连 接长度11大于15do时,应将螺栓的承载力设计 值乘以折减系数:
1.1一11/(150d0)
3.8结构自振周期折减系数
3.8.1原因分析
万方数据
姜晨玉钢结构管廊设计常见问题解析
PKPM程序默认结构自振周期折减系数为 0.8,导致计算出的地震力偏大。 3.8,2解决方法
对于管廊等空旷结构(无填充墙等),结构 自振周期不折减,即结构自振周期折减系数取
1.O。
4连接节点计算
4.1角焊缝的计算长度 角焊缝计算时,焊缝的计算长度取实际长度
4.5节点板的强度验算 节点板在拉力和剪力共同作用下,未进行节
点板的强度验算。 4.5.1原因分析
在较大的拉力和剪力共同作用下,节点板可 能会发生撕裂破坏。此部分计算为新《规范》增 加内容,有些设计人员容易忽略。 4.5.2解决方法
按《规范》7.5.1条规定对节点板进行强度 计算。
4.6桁架斜腹杆节点板稳定性计算 桁架斜腹杆节点板在压力作用下未进行稳定
按《规范》5.3_8条注2:计算单角钢受压 构件的长细比时,应采用角钢的最小回转半径, 但计算交叉点相互连接的交叉杆件平面外长细比 时,可采用与角钢肢边平行轴的回转半径。
3.6钢梁上翼缘受较大集中荷载
当钢梁上翼缘受较大集中荷载时(如支撑大 管径的液态介质管道)未设置横向加劲肋,且未 进行该处腹板的局部承压强度验算。 3.6.1原因分析
由于荷载的传递是与管道的支撑位置密切相 关的,所以要求管道条件巾要体现出管道、特别 是大直径管道的支撑位置。而当管廊上支撑的小 直径管道较多时,要求管道专业提出每一根管道 的支撑位置往往是不现实的,在这种情况下就要
+姜晨玉:高级工程师,一级注册结构师。1996年毕业于石家庄铁道学院建筑工程专业。现从事结构设计工作。联系电话 (010)58675667。
3.4柱的计算长度
管廊纵向按无侧移框架计算时,柱的计算长 度按程序默认值而投有做必要的修改。 3.4.1原因分析
PKPM程序默认的柱计算长度都取两个节 点之间的距离,但有时节点的位置并不能成为阻 止柱子位移的有效 H
31兰|

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图2管廊纵立面图
3.4.2解决方法 按《规范》第5.3.7条规定:框架柱沿房屋
电缆桥架对结构产生的风荷载需按《建筑结 构荷载规范》进行计算,对于直接承受电缆桥架 的构件,必要时需要打水平支撑。 2.4管道内介质重
管道内介质重按活载输入,在进行抗震验算 时活载又取了0.5的折减系数。 2.4.1原因分析
管道中的介质重量通常应按恒载输人,有些 设计人员不了解程序在进行地震作用验算时,竖
有些设计人员不了解侧面角焊缝的传力特征 和构造要求。 4.2.2解决方法
按《规范》8.2.7条第五款的规定,角焊缝 的}十算长度不宜大于60hf。当大于上述数值时, 其超过部分在计算中不予考虑。
4.3螺栓的承载力 构件采用摩擦型高强螺栓拼接时,拼接接头
的一端螺栓沿受力方向的连接长度Ll大于15d0 时,螺栓的承载力设计值未予折减。 4.3.1原因分析
性计算。 4.6.1原因分析
有些设计人员往往只注重桁架杆件本身的强 度和稳定性计算,而忽略节点板的计算。此部分 计算也为新《规范》增加内容。 4.6.2解决方法
按《规范》7.5.3条规定对节点板进行稳定 性计算。
万方数据
C}皿ⅣⅡI=AL ENGⅡⅡ哑ING DE吼GN
4.7地脚螺栓的受力
3.3固定架处柱的双向受力
3.3.1原因分析 有些设计人员认为只要纵横两个方向分别用
PK计算没问题就可以了,实际上在固定架处, 在纵向最不利荷载组合下,管廊柱在恒载和活载 作用下,横向仍可能存在弯矩和剪力,忽略了横 向的力将导致柱子计算不安全。 3.3.2解决方法
柱按双向受力计算,将纵向最不利荷载组合 下产生的应力值与横向恒载、活载作用下产生的 应力值取最不利位置进行叠加。
有些设计人员会认为只要程序计算通过就可 以了,而忽略了此处的局部承压验算,梁可能会 因为局部承压强度不够而发生破坏。 3.6.2解决方法
当钢梁上翼缘受较大集中荷载时,宜在该处 按构造设置横向加劲肋,并按《规范》第 4.1.3、4.3.2、4.3.6和4.3.7条要求进行局部 承压验算。
3.7结构构件的挠度超过限值
2.2荷载分项系数 2.2.】原因分析
按《建筑结构荷载规范》取值,恒载分项系 数取1.35,活载分项系数取1.4。 2.2,2解决方法
按《设计规定》第7.O.2条取值,恒载分项 系数取1.2,活载分项系数取1,3。
2.3竖向电缆桥架产生的风荷载 2.3.1原因分析
有人认为电缆桥架对结构产生的风荷载可以 忽略,实际上,当竖向电缆桥架高度较大且数量 较多时,风荷载将对整个结构和局部构件产生较 大影响,特别是在风荷载较大的地区,往往会导 致结构计算偏于危险。 2.3.2解决方法
下简称《规范》)中下述公式计算横梁的整体稳
定性。
地/(弼职)+峨/(y,眠)≤,
式中,M。M。为构件同一截面处绕强弱轴的弯
矩;‰为绕强轴所确定的梁整体稳定系数;n 为截面塑性发展系数。
3.2轴向应力
3.2.1原因分析 管廊纵梁除支撑次梁、管道外,还要将管道
或其他作用产生的水平推力传递到垂直支撑。当 水平力较大时,纵梁的轴力往往是不能忽略的。 在用PKPM建模计算时,程序只按下述公式来 验算粱,轴力并没有体现出来,这样是偏于危险 的。
在相邻独立式管架间设置纵向联系构件,如 纵梁或桁架,所构成空间体系称为纵粱式管廊。 菪结构构件采用型钢,就是通常所说的钢结构管 廊,它是一种广泛应用于冶金、石油化工等行业 的管道支撑结构。由于钢结构具有易于工厂加 工、安装速度快、构件断面相对较小等优点,使 钢结构管廊得到越来越广泛的应用。通过对钢结 构管廊的设计和校核工作,发现很多在设计中容 易疏忽或出现错误的地方,按结构基本布置、荷 载、结构构件计算和连接节点计算四个方面总结 和分析常见的问题。
1结构基本布置
1.1最小净空
1.1,l原因分析 由于管廊跨越道路或铁路时,跨度比较大,
一般需要采用桁架,而管道专业条件中往往只提 管道底标高即结构的顶标高,若采用桁架上弦支 撑管道,下弦离路面或轨顶的距离可能就满足不 了最小净空的要求。最小净空要求见《化工、石 油化工管架、管墩设计规定》HG/r 20670一 2000(以下简称《设计规定》)。 1.1,2解决方法
若采用上弦支撑管道导致下弦至道路中心或 铁路轨顶净空不足时,可采用桁架下弦支撑管 道。若净空仍不满足,则应要求管道专业修改管 底标高。该问题一定要特别注意,否则等钢结构 安装好之后再修改就会十分困难。
1.2垂直支撑布置
1.2.1原因分析
管廊的水平外力通过纵梁传递到垂直支撑, 进而传到柱和基础。设计经验不足的设计人员往 往只考虑结构本身来布置垂直支撑。这样可能会 产生很多问题:如水平力传递路径过长、与管道 碰撞或产生较大的温度应力等。 1.2.2解决方法
管道与结构之间的相互作用是一个十分复杂 的问题,要精确计算是十分困难甚至不太可行 的。对于工程设计来说;可按下式计算管道对横 粱产生的摩擦力:
F。2K。xli×G
式中,Fm为管道对横梁产生的摩擦力;K.为管
道牵制系数;”为管道与钢梁之问的摩擦系数;
G为垂直荷载。算出垂直方向和水平方向的弯矩
后按《钢结构设计规范》GB 50017—2003(以
(1)按下述公式对柱腹板进行抗剪强度计 算:
(M6l+^蟊2)/U≤4工/3 式中,Mbl、M乜为节点两侧粱端弯矩设计‘值; vU为节点域腹板的体积;fv为钢材的抗剪强度 设计值。
(2)腹板的厚度t。还应满足下式要求:
f。≥(^,+“)/90
式中,k为柱腹板厚度;}1c为柱腹板高度;hb 为梁腹板高度。
长度方向(在框架平面外)的计算长度应取阻止 框架柱平面外位移的支承点之间的距离。如图2 中①、③柱的计算长度都应取H而非程序默认 的H1和H2。
3.5单角钢受压构件长细比
计算单角钢受压构件长细比时,未采用角钢 的最小回转半径,而采用了与角钢肢边平行轴的 回转半径。 3.5.1原因分析
有些设计人员认为角钢只会在与角钢轴平行 的平面内发生屈曲。 3.5.2解决方法
向活载要乘以0.5的折减系数,从而导致结构计 算不安全。 2.4.2解决方法
管道中的介质重按恒载输入进行计算。
3结构构件计算
3.1水平摩擦力
管廊框架横梁计算未考虑管道水平摩擦力作 用或摩擦力取值错误。 3.1.1原因分析
管廊框架横梁在管道荷载作用下通常都是双 向受弯构件,少数没有经验的设计人员往往不知 道要考虑管道对横梁的摩擦作用,只考虑了垂直 力和管道提出的水平外力等,但更常见的是不知 道如何计算摩擦力。 3.1.2解决方法
4.4荷载较大的梁柱刚性连接节点 梁柱刚性连接节点中,当荷载较大时,柱翼
缘与横向加劲肋包围的柱腹板节点域未进行计算。 4.4.1原因分析
一般情况下节点域计算是没有问题的,设计 人往往会忽略计算。但是当荷载较大时,节点域 的强度或稳定性可能会不满足。 4.4.2解决方法
按《规范》7.4.2条规定,对节点域进行计 算。
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