在進(jìn)行管道設(shè)計(jì)時(shí)，首先要考慮滿足工藝要 求，還要考慮設(shè)備、管道及其組成件的受力狀況， 以保證安全運(yùn)轉(zhuǎn)。管道應(yīng)力分析是涉及多學(xué)科的 綜合技術(shù)，是管道設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。在管道應(yīng)力分析 過(guò)程中，正確設(shè)置支吊架是一項(xiàng)重要的工作。支 吊架選型得當(dāng)，布置合理，所設(shè)計(jì)的管系不僅美 觀，而且經(jīng)濟(jì)安全.

１ 作用

管道支吊架主要有以下幾個(gè)方面的作用。 (1) 承受管道的重量荷載(包括管道自身載 荷、隔熱或隔聲結(jié)構(gòu)載荷和介質(zhì)荷載等)。 (2) 用于限制、控制和約束管道在任一方向 的變形。 (3) 用于限制或緩和往復(fù)式機(jī)泵進(jìn)出口管 道和由地震、風(fēng)壓、水擊、安全閥排出反力等引 起的管道振動(dòng)。



２ 位置及類型

管道支吊架的位置及其類型對(duì)已定管系的 受力狀態(tài)的影響很大，主要有兩個(gè)方面。 (1) 對(duì)管系的應(yīng)力分布狀態(tài)、最大應(yīng)力值、 管系的端點(diǎn)作用力和力矩有影響，因?yàn)檫@種管系 端點(diǎn)的荷載將會(huì)傳遞到與該管端相聯(lián)接的設(shè)備 上。因此，支吊架設(shè)置得當(dāng)，能改善管系中的應(yīng) 力分布和端點(diǎn)受力以及力矩狀況。因此，管系的柔性不但受到管系形狀的影響，也受到所選定支 吊架位置和類型的影響。 (2) 支吊架的設(shè)置非常靈活，可變化的范圍 較大。支吊架的位置、數(shù)量和形式選擇往往因人 而異。對(duì)同一個(gè)管系存在著多種支吊架設(shè)置方 案，不同的設(shè)置形式將反映出不同的應(yīng)力分布， 應(yīng)力值及端點(diǎn)受力。因此，在進(jìn)行管道設(shè)計(jì)時(shí)， 為使管系具有足夠的柔性，除了應(yīng)注意管系走向 和形狀外，支架位置和型式也是相當(dāng)重要的。

2.1 間距 支吊架間距尤其是水平管道的承重支吊架 間距不得超過(guò)管道的允許跨距，以控制其撓度不 超限。一般連續(xù)敷設(shè)的管道允許跨距應(yīng)按三跨連 續(xù)梁承受均布荷載時(shí)的剛度條件計(jì)算，按強(qiáng)度條 件校驗(yàn)，取剛度條件決定的跨距和強(qiáng)度條件決定 的跨距中兩者的小值。

2.2 柔性 盡量利用管道的自支承作用，少設(shè)置或不設(shè) 置支架。要利用管系的自然補(bǔ)償能力合理分配支 吊架點(diǎn)和選擇支吊架類型。

2.3 位移 有管托的管道縱向位移不得超過(guò)管托的長(zhǎng) 度；管托長(zhǎng)度應(yīng)留足余量，并排敷設(shè)的管道橫向 位移不得影響相鄰管道。



2.4 生根條件 必須具備生根條件的支吊架一般可生根在 地面、設(shè)備或建構(gòu)筑物上。

2.5 類型 (1) 支吊架從限制性可分為 3 類：固定架、 導(dǎo)向架和支托架(或單向止推架)。 (2) 支吊架從力學(xué)性能又可分為剛性支架和 彈性支架。

2.5.1 剛性支架 從理論上說(shuō)，剛性支架的剛度為無(wú)窮大，在 外力荷載的作用下沒(méi)有變形，一般用在無(wú)垂直位 移的地方。

2.5.2 彈性支架 彈簧支吊架分為兩大類：可變彈簧支吊架和 恒力彈簧支吊架。 (1) 可變彈簧支吊架的特性是當(dāng)管系在垂 直方向發(fā)生位移后彈簧壓縮或伸長(zhǎng)，支點(diǎn)受力發(fā) 生變化，管系在支點(diǎn)處的荷載將重新分配給附近 支點(diǎn)，一般常指定其荷載變化率范圍為 25%。 荷載變化率=|工作載荷-安裝載荷|×100≤25 %工作載荷 當(dāng)可變彈簧無(wú)法滿足荷載變化率≯25%之要 求時(shí)，即可選用恒力彈簧支吊架。 (2) 恒力彈簧支吊架是管系上下（垂直）位 移時(shí)，其荷載不變，即它的荷載變化率在理論上 為零，此類支吊架適用于垂直位移量較大的管 系，或者荷載變化率要求嚴(yán)格的場(chǎng)合。

2.6 位置 確定管道支吊架位置有以下要點(diǎn)：

(1) 承重架距離應(yīng)不大于滿足管道剛度及撓 度要求下的最大間距。
(2) 在管道垂直段彎頭附近，或在垂直段重 心以上做承重架，垂直段長(zhǎng)時(shí)，可在下部增設(shè)導(dǎo) 向架。
(3) 在集中荷載大的管道組成件附近設(shè)承重架，設(shè)在彎管和大直徑三通式分支管附近。
(4) 盡量使設(shè)備接口的受力減小。如支架靠 近接口，對(duì)接口不會(huì)產(chǎn)生較大的熱脹彎矩。
(5) 支架的位置及類型應(yīng)盡量減小作用力對(duì) 被生根部件的不良影響。
(6) 對(duì)于復(fù)雜的管道，尤其是需要作詳細(xì)應(yīng) 力計(jì)算的管道，還應(yīng)根據(jù)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果調(diào)整其支 吊架的位置。
(7) 在敏感的設(shè)備（泵、壓縮機(jī)）附近，應(yīng) 設(shè)置支架，以防止設(shè)備口承受過(guò)大的管道荷載。
(8) 往復(fù)式壓縮機(jī)的吸入或排出管道以及其 他有強(qiáng)烈振動(dòng)的管道，宜單獨(dú)設(shè)置支架（支架生 根于地面的管墩或管架上），以避免將振動(dòng)傳遞 到建筑物上。
(9) 安全泄壓裝置出口管道應(yīng)根據(jù)需要，考 慮是否設(shè)置支架。
(10) 除振動(dòng)管道外，應(yīng)盡可能利用已有的建 筑物構(gòu)筑物的梁柱作為支架的生根點(diǎn)，且應(yīng)考慮 生根點(diǎn)所能承受的荷載，生根點(diǎn)的構(gòu)造應(yīng)能滿足 生根件的要求。
(11) 管道支吊架應(yīng)設(shè)在不妨礙管道與設(shè)備 連接和檢修的部位，考慮維修方便，使拆卸管段 時(shí)最好不需要做臨時(shí)支架。



3 選用原則
(1) 選用管道支吊架時(shí)，應(yīng)按照支承點(diǎn)所承 受的荷載大小和方向、管道的位移情況、工作溫 度、是否保溫或保冷以及管道的材質(zhì)等條件選用 合適的支吊架。
(2) 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)管托、管卡、 管吊。焊接型的管托、管吊比卡箍型的管托、管 吊節(jié)省鋼材且制作簡(jiǎn)單和施工方便。因此，除下 列情況外，應(yīng)盡量采用焊接型的管托和管吊： ①管內(nèi)介質(zhì)溫度≥400℃的碳素鋼管道； ②低溫管道； ③合金鋼材質(zhì)的管道；④生產(chǎn)中需要經(jīng)常拆卸檢修的管道； ⑤架空敷設(shè)且不易施工焊接的管道； ⑥非金屬襯里管道。
(3)防止管道過(guò)大的橫向位移和可能承受的 沖擊荷載，以保證管道只沿著軸向位移一般在下 列條件的管道上設(shè)置導(dǎo)向管托： ①安全閥出口的高速放空管道和可能產(chǎn)生 振動(dòng)的兩相流管道； ②橫向位移過(guò)大影響鄰近管道； ③固定支架之間的距離過(guò)長(zhǎng)，可能產(chǎn)生橫向 不穩(wěn)定時(shí)； ④為防止法蘭和活(4)接頭泄漏而要求不宜發(fā) 生過(guò)大橫向位移的管道。
熱脹量超過(guò) 100 mm 的架空敷設(shè)管道應(yīng) 選用加長(zhǎng)管托，以免管托落到管橋梁下。
(5) 支架生根在鋼質(zhì)設(shè)備上，若設(shè)備需熱處 理時(shí)，應(yīng)給設(shè)備專業(yè)提供墊板委托。當(dāng)設(shè)備為合 金材質(zhì)，墊板材料應(yīng)與設(shè)備材質(zhì)相同。
(6) 生根在設(shè)備或土建平臺(tái)上荷載較大的支 架位置、標(biāo)高和荷載應(yīng)事先與相關(guān)專業(yè)聯(lián)系。
(7) 凡需要限制管道位移量時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)置 限位架。
(8) 當(dāng)垂直方向有位移時(shí)，可選彈簧支吊架； 彈簧根據(jù)具體情況可用于并聯(lián)和串聯(lián)。
(9) 當(dāng)管道在支承點(diǎn)有垂直位移且要求支承力的變化范圍在 6%以內(nèi)時(shí)，管系應(yīng)采用恒力彈 簧支吊架。
(10) 在管道支吊架通用圖中無(wú)法選出合適 的支吊架時(shí)，可采取其它特殊形式支吊架。
(11) 在確保安全使用的前提下，優(yōu)先選用標(biāo) 準(zhǔn)管架和定型元件，以減少管架類型和非標(biāo)準(zhǔn)管 架。
(12) 支吊架形式應(yīng)能適應(yīng)管道或生根設(shè)備 材料及熱處理的要求。
(13) 支吊架形式應(yīng)便于管道的拆卸檢修，有 利于施工，并不妨礙操作及通行。當(dāng)支吊架位于 操作人員可能通過(guò)的地方且位置又較低時(shí)，應(yīng)考 慮取消三角支承或改為吊架。當(dāng)管道經(jīng)常拆卸 時(shí)，應(yīng)避免采用焊接結(jié)構(gòu)。

綜上所述，在整個(gè)管道工程的投資中，雖然 支吊架系統(tǒng)所占的比例很少，但支吊架對(duì)整個(gè)管 系的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用；管道支吊架 的設(shè)計(jì)與管系的應(yīng)力密切相關(guān)，可以借助設(shè)置支 吊架來(lái)限制某個(gè)方向的力或位移，從而使管系處 于安全狀態(tài)。從某種意義上來(lái)說(shuō)管道的規(guī)劃過(guò)程 實(shí)際上是規(guī)劃管道支吊架。由此可見(jiàn)，管道支吊 架的設(shè)計(jì)在管道設(shè)計(jì)中起著非常重要的作用。