空调水管支架强度计算书1(rev1)061228-070103.

一.每组支架承载说明：

按水管内盛满水，考虑水的重量，管道自重及保温重量，再按支架间距均分，得出附表之数据(为静载状态)。

二.膨胀螺栓在C13以上混凝土上允许的静荷载为:

M10 : 拉力6860（N）

M12 : 拉力10100（N）

M16 : 拉力19020（N）

M20 : 拉力28000（N）

三.丝杆允许静荷载:

1.  普通螺纹牙外螺纹  小径d1=d-1.08253P

d:公称直径

p:螺距:M10为1.5mm;M12为1.75mm；M16为2mm;M20为2.5mm；

2.  M10丝杆的小径为:d1=10-1.08253*1.5=8.00mm;

M12丝杆的小径为:d1=12-1.08253*1.75=10.1mm

M16丝杆的小径为：d1=16-1.08253*2=13.8mm

M20丝杆的小径为：d1=20-1.08253*2.5=17.3mm

3.  取丝杆钢材的屈服极限为允许静载极限,其屈服极限为:

бs=220至240Mpa

取бs=220Mpa=220N/mm².

4.  按丝杆最小截面积计算,丝杆允许拉力为：P=S×бs

    M10丝杆：P10=3.14×（8/2）²×220=11052N 

    M12丝杆：P12=3.14×（10.1/2）²×220=17617N

M16丝杆：P16=3.14×（13.8/2）²×220=320N

M20丝杆：P20=3.14×（17.3/2）²×220=51687N

10#槽钢：P#=1274×220=280280N

四.两管空调水管支架受力分析:

（一）DN80空调水管支架强度校核:

1.  按附表所示，每组支架承受静载为：99.35Kg＝974N

考虑管内水的波动性，粘滞阻力，压力传递不均匀性对支架的综合影响，取综合系数K1＝1.2;

考虑现场环境之震动及风动的影响，支架本身的不均匀性，取综合系数：K2＝1.2 

2.  受力分析：

按附图支架详图，及图1～3中的受力分析：

p=K1*K2*W/2=1.2*1.2*974/2=702N

Fay=Fby=p=702N

3.  膨胀螺栓，丝杆强度校核:

a. M10 膨胀螺栓所受的拉力为:702N，小于M10:6860N

    为允许荷载的10%

    故：强度满足要求. 。

b. M10丝杆所受的拉力为702N,小于P10:11052N 

    为允许荷载的7%

故：强度满足要求.

4.  L40角钢横担强度校核:

从图3中可以看出，最大弯距

Mmax= pa=702*0.15=105.3N·M

等截面的L40角钢最大正应力发生在Mmax截面的上下边缘处

最大正应力为:бmax=Mmax*Ymax /Iz 

Ymax: 11.3mm  为L40×4角钢形心距

Iz:  4.6（cm²）² 为L40×4角钢惯性距

бmax=105.3×10³×11.3/(4.6×10000)=25.9 N/mm² 

角钢抗拉强度取较低值为бb=400 N/mm²

бmax<бb,бmax/бb,仅为6.5%

故:横担角钢强度完全满足要求.

（二）DN100空调水管支架强度校核:

1.  按附表所示，每组支架承受静载为：182.34Kg＝1787N

考虑管内水的波动性，粘滞阻力，压力传递不均匀性对支架的综合影响，取综合系数K1＝1.2;

考虑现场环境之震动及风动的影响，支架本身的不均匀性，取综合系数：K2＝1.2 

2.  受力分析：

按附图支架详图，及图1～3中的受力分析：

p=K1*K2*W/2=1.2*1.2*1787/2=1287N

Fay=Fby=p=1287N

3.  膨胀螺栓，丝杆强度校核:

 a. M10 膨胀螺栓所受的拉力为:1287N，小于M10 : 6860N

    为允许荷载的19%

    故：强度满足要求. 。

b. M10丝杆所受的拉力为1287N,小于P10:11052N 

    为允许荷载的12%

故：强度满足要求.

4.  L50角钢横担强度校核:

从图3中可以看出，最大弯距

Mmax= pa =1287*0.17=218.79N·M

等截面的L50角钢最大正应力发生在Mmax截面的上下边缘处

最大正应力为:бmax=Mmax*Ymax /Iz 

Ymax: 14.2mm  为L50×5角钢形心距

Iz:  11.21（cm²）² 为L50×5角钢惯性距

бmax=218.79×10³×14.2/(11.21×10000)=27.7 N/mm² 

角钢抗拉强度取较低值为бb=400 N/mm²

бmax<бb,бmax/бb,仅为7%

故:横担角钢强度完全满足要求.

（三）DN150空调水管支架强度校核:

1.  按附表所示，每组支架承受静载为：360.2Kg＝3530N

考虑管内水的波动性，粘滞阻力，压力传递不均匀性对支架的综合影响，取综合系数K1＝1.2;

考虑现场环境之震动及风动的影响，支架本身的不均匀性，取综合系数：K2＝1.2 

2.  受力分析：

按附图支架详图，及图1～3中的受力分析：

p=K1*K2*W/2=1.2*1.2*3530/2=2542N

Fay=Fby=p=2542N

3.  膨胀螺栓，吊杆强度校核:

 a. M10膨胀螺栓所受的拉力为:2542/2N=1271N，小于M10：6860N

    为允许荷载的18.5%

    故：强度满足要求.

b. L40角钢吊杆所受的拉力为2542N，小于P10:11052N   

    为允许荷载的23%

故：强度满足要求.

4.  10＃槽钢横担强度校核:

从图3中可以看出，最大弯距

Mmax= pa =2542*0.2=490.4N·M

等截面的10＃槽钢最大正应力发生在Mmax截面的上下边缘处

最大正应力为:бmax=Mmax*ix /Ix 

ix: 39.5mm  为10＃槽钢对x－x的回转半径

Ix: 198.3（cm²）² 为10＃槽钢对x－x惯性距

бmax=490.4×10³×39.5/(198.3×10000)=9.8N/mm² 

槽钢抗拉强度取较低值为бb=430N/mm²

бmax<бb,бmax/бb,仅为2%

故:横担槽钢强度完全满足要求.

（四）DN200空调水管支架强度校核:

1.  按附表所示，每组支架承受静载为：838.69Kg＝8220N

考虑管内水的波动性，粘滞阻力，压力传递不均匀性对支架的综合影响，取综合系数K1＝1.2;

考虑现场环境之震动及风动的影响，支架本身的不均匀性，取综合系数：K2＝1.2 

2.  受力分析：

按附图支架详图，及图1～3中的受力分析：

p=K1*K2*W/2=1.2*1.2*8220/2=5919N

Fay=Fby=p=5919N

3.  膨胀螺栓，吊杆强度校核:

 a. M10 膨胀螺栓所受的拉力为:5919N/2=2960N   小于M10：6860N

    为允许荷载的43%

    故：强度满足要求.

b. M12丝杆所受的拉力为5919N   小于P12:17617N   

    为允许荷载的34%

故：强度满足要求.

4.  10＃槽钢横担强度校核:

从图3中可以看出，最大弯距

Mmax= pa =5919*0.22=1302.18N·M

等截面的10＃槽钢最大正应力发生在Mmax截面的上下边缘处

最大正应力为:бmax=Mmax*ix /Ix 

ix: 39.5mm  为10＃槽钢对x－x的回转半径

Ix:  198.3（cm²）² 为10＃槽钢对x－x惯性距

бmax=1302.18×10³×39.5/(198.3×10000)=25.9N/mm² 

槽钢抗拉强度取较低值为бb=440N/mm²

бmax<бb,бmax/бb,仅为6%

故:横担槽钢强度完全满足要求.

（五）DN400空调水管支架强度校核:

1.  按附表所示，每组支架承受静载为：2617.78Kg＝25655N

考虑管内水的波动性，粘滞阻力，压力传递不均匀性对支架的综合影响，取综合系数K1＝1.2;

考虑现场环境之震动及风动的影响，支架本身的不均匀性，取综合系数：K2＝1.2 

2.  受力分析：

按附图支架详图，及图1～3中的受力分析：

p=K1*K2*W/2=1.2*1.2*25655/2=18472N

Fay=Fby=p=18472N

3.  膨胀螺栓，吊杆强度校核:

 a. M16 膨胀螺栓所受的拉力为:18472N/2=9236N,小于M16：19020N

    为允许荷载的49%

    故：强度满足要求.

b. 10#槽钢吊杆所受的拉力为18472N   小于P#=280280N

    为允许荷载的7%

故：强度满足要求.

4.  12＃槽钢横担强度校核:

从图3中可以看出，最大弯距

Mmax= pa =18472*0.32=5911N·M

等截面的12＃槽钢最大正应力发生在Mmax截面的上下边缘处

最大正应力为:бmax=Mmax*ix /Ix 

ix: 47.5mm  为12＃槽钢对x－x的回转半径

Ix: 346.3（cm²）² 为12＃槽钢对x－x惯性距

бmax=5911×10³×47.5/(346.3×10000)=81 N/mm² 

槽钢抗拉强度取较低值为бb=435 N/mm²

бmax<бb,бmax/бb,仅为19%

故:横担槽钢强度完全满足要求.

（六）DN450空调水管支架强度校核:

1.  按附表所示，每组支架承受静载为：3326.07Kg＝32595N

考虑管内水的波动性，粘滞阻力，压力传递不均匀性对支架的综合影响，取综合系数K1＝1.2;

考虑现场环境之震动及风动的影响，支架本身的不均匀性，取综合系数：K2＝1.2 

2.  受力分析：

按附图支架详图，及图1～3中的受力分析：

p=K1*K2*W/2=1.2*1.2*32595/2=23468N

Fay=Fby=p=23468N

3.  膨胀螺栓，吊杆强度校核:

 a. M20膨胀螺栓所受的拉力为:23468N/2=11734N，小于M20：28000N

    为允许荷载的42%

    故：强度满足要求.

b. 10#槽钢吊杆所受的拉力为23468N   小于P#=280280N

    为允许荷载的8%

故：强度满足要求.

4.  16＃槽钢横担强度校核:

从图3中可以看出，最大弯距

Mmax= pa =23468*0.36=8448.48N·M

等截面的16＃槽钢最大正应力发生在Mmax截面的上下边缘处

最大正应力为:бmax=Mmax*ix /Ix 

ix: 62.8mm  为16＃槽钢对x－x的回转半径

Ix:  866（cm²）² 为16＃槽钢对x－x惯性距

бmax=8448.48×10³×62.8/(866×10000)=61 N/mm² 

槽钢抗拉强度取较低值为бb=435 N/mm²

бmax<бb,бmax/бb,仅为14%

故:横担槽钢强度完全满足要求.

（七）DN600空调水管支架强度校核:

1.  按附表所示，每组支架承受静载为：5261.9Kg＝51567N

考虑管内水的波动性，粘滞阻力，压力传递不均匀性对支架的综合影响，取综合系数K1＝1.2;

考虑现场环境之震动及风动的影响，支架本身的不均匀性，取综合系数：K2＝1.2 

2.  受力分析：

按附图支架详图，及图1～3中的受力分析：

p=K1*K2*W/2=1.2*1.2*51567/2=37129N

Fay=Fby=p=37129N

3.  膨胀螺栓，吊杆强度校核:

 a. M20 膨胀螺栓所受的拉力为:37129N/2=18565N,小于M20：28000N

    为允许荷载的67%

    故：强度满足要求.

b. 10#槽钢吊杆所受的拉力为37129N   小于P#=280280N

    为允许荷载的14%

故：强度满足要求.

4.  20＃槽钢横担强度校核:

从图3中可以看出，最大弯距

Mmax= pa =37129*0.42=15594.18N·M

等截面的20＃槽钢最大正应力发生在Mmax截面的上下边缘处

最大正应力为:бmax=Mmax*ix /Ix 

ix: 78.6mm  为20＃槽钢对x－x的回转半径

Ix:  1780.4（cm²）² 为20＃槽钢对x－x惯性距

бmax=15594.18×10³×78.6/(1780.4×10000)=68.8N/mm²  

槽钢抗拉强度取较低值为бb=400 N/mm²

бmax<бb,бmax/бb,仅为17.2%

故:20＃槽钢横担槽钢强度完全满足要求.

五.四管空调水管支架受力分析:

    DN250四管空调水管支架强度校核:

1.  按附表所示，每组支架承受静载为：1185.72*2Kg＝23240.112N

考虑管内水的波动性，粘滞阻力，压力传递不均匀性对支架的综合影响，取综合系数K1＝1.2;

考虑现场环境之震动及风动的影响，支架本身的不均匀性，取综合系数：K2＝1.2 

2.  受力分析：

按附图支架详图，及图1～3中的受力分析：

p=K1*K2*W/4=1.2*1.2*23240.112/4=8366N

Fay=Fby=2p=16732N

3.  膨胀螺栓，吊杆强度校核:

 a. M12 膨胀螺栓所受的拉力为:16732N/4=4183N,小于M12：10100N

    为允许荷载的41%

    故：强度满足要求.

b. 10#槽钢吊杆所受的拉力为16732N   小于P#=280280N

    为允许荷载的6%

故：强度满足要求.

4.  12＃槽钢横担强度校核:

从图3中可以看出，最大弯距

Mmax= 2pa+pb =2*8366*0.28+8366*0.48=12047.04N·M

等截面的12＃槽钢最大正应力发生在Mmax截面的上下边缘处

最大正应力为:бmax=Mmax*ix /Ix 

ix: 47.5mm  为12＃槽钢对x－x的回转半径

Ix:  346.3（cm²）² 为12＃槽钢对x－x惯性距

бmax=12047.04×10³×47.5/(346.3×10000)=165N/mm²  

槽钢抗拉强度取较低值为бb=435 N/mm²

бmax<бb,бmax/бb,为38%

故:12＃槽钢横担槽钢强度满足要求.

六.两根冷却水管支架受力分析:

    两根DN700冷却水管支架强度校核:

1.  按附表所示，每组支架承受静载为：7286.4Kg＝71406.72N

考虑管内水的波动性，粘滞阻力，压力传递不均匀性对支架的综合影响，取综合系数K1＝1.2;

考虑现场环境之震动及风动的影响，支架本身的不均匀性，取综合系数：K2＝1.2 

2.  受力分析：

按附图支架详图，及图1～3中的受力分析：

p=K1*K2*W/2=1.2*1.2*71406.72/2=51413N

取p1max=p=51413N

3.  膨胀螺栓，吊杆强度校核:

 a. M20 膨胀螺栓所受的拉力为: 51413N/4=12853N,小于M20：28000N    为允许荷载的46%

    故：强度满足要求.

b. 10#槽钢吊杆所受的拉力为51413N   小于P#=280280N

    为允许荷载的18%

故：强度满足要求.

4.  20＃槽钢横担强度校核:

从图3中可以看出，最大弯距

Mmax= p1a =51413*0.43=22107.59N·M

等截面的20＃槽钢最大正应力发生在Mmax截面的上下边缘处

最大正应力为:бmax=Mmax*ix /Ix 

ix: 78.6mm  为20＃槽钢对x－x的回转半径

Ix:  1780.4（cm²）² 为20＃槽钢对x－x惯性距

бmax=22107.59×10³×78.6/(1780.4×10000)=97.6N/mm²  

槽钢抗拉强度取较低值为бb=400 N/mm²

бmax<бb,бmax/бb,仅为24.4%

故:20＃槽钢横担槽钢强度完全满足要求.