电气吊杆支架的选型及承重计算

工艺与设备　广东建材２０１　１年第５期　电气吊杆支架的选型及承重计算　孙健桦　（广东省工业设备安装公司）　摘　要：存过住的电气安装工程中，需要人量地使用各种形式的支架，人多数支架按照平常的施Ｔ　经验选用型材的大小，没有进行承重计算，以致在施Ｔ后留下了隐忠、难以满足工程的质量需要。我们　经过研究和实践，对钏制桥架、母线槽支架进行了选型及承重计算，并总结出可以推广应用的简易公　式，不仅满足了工程的需要，也对以后电气支架的施工具有了一定的参考和指导作用。　关键词：电气设备安装；电气支架的选型；支架承重计算　１引言　建设工程电气干线施工中，母线槽和电缆桥架内敷　设是常见的安装方式，其支吊架是主要的支撑元件，支　（１）吊装支架分成Ａ一承托部分（承托固定设备）和　Ｂ一连接部分（连接Ａ与结构体），支架吊装的具体形式　（如图１）。旧支架两部分都是使用角钢，焊接连接，是造　成质量隐患和修改困难的主要原因，“丝杆＋角钢”支架　架形式、性能的好坏、承载是否合理都直接影响电气主　干线的寿命及安全，尤其对于大型的母线槽和电缆桥　架，不能简单地根据一组支吊架的检验情况来确定它的　安全及承重性能，而应在电缆桥架支吊架承重检验的基　础上，结合现状并制定方案，对支吊架进行承重计算后　方可投入生产。　克服了这个缺点。　（２）根据过去工程的经验，连接部分可以使用全牙丝　杆，利用丝杆上的丝牙，Ａ与Ｂ就可以使用丝扣连接，而　且在整个连接部分，Ａ都可以任意调节。这样只要丝杆　留有适当裕度，支架尺寸就不需要每个都进行测量了。　２电气吊杆支架的形式　２．２“丝杆＋角钢”支架的的优点　（１）支架制作不需要烧焊。仅使用螺丝配件相连接，　“丝杆＋角钢”支架是目前广泛应用的电气吊杆支　最大程度地减少了施工中的人为因素，消除安全和质量　架的形式。　隐患。　２．１‘‘丝杆＋角钢”支架的组成　图３）以保证壁板的圆度；为保证罐壁的铅垂度，内侧应　安装Ｆ型支撑，支撑间距为１．５～２ｍ。　（２）支架调整和修改方便。如果丝杆长度有一定的裕　４结束语　在储油罐的焊接施工中，如果在底板、壁板、罐顶及　大角焊缝等部位焊接时能严格按照以上要求进行焊接　作业，就能够有效地控制焊接施工引起的罐体变形，确　子　保油罐的几何形状和尺寸。●　、　ｆ　。　【参考文献】　图３大角缝焊接加固措施　［１］谢少辉，尹上科．高强度焊缝焊后热处理参数的确定［Ｊ］．焊接　技术，２００４，（０４）．　［２］刘速志，田文珍．钢１０２焊后热处理工艺优化的研究［Ｊ］．机械　３．２．２注意事项　一０２）．　大角缝焊接时，焊接点应沿圆周均匀分布，并沿同　工人．热加工，２００５，（方向分段施焊。为均匀分散焊接引起的变形，保证壁　缝长度为２～３ｍ；如果采用点焊，焊缝长度应为ｌＯＯｍｍ　以上，间距３００ｍｍ左右。　［３］王淑华，邱国洪，邢育新．低温钢１６ＭｎＤＲ的焊后热处理［Ｊ］．现　代焊接，２００８，（０７）．　板的圆度，初层焊道应采用分段退焊或跳焊法。每段焊　［４］李春明．１２Ｃｒ２ＭｏＷＶＴｉＢ钢焊后热处理工艺改进的研究［Ｊ］．热　加工工艺，２００７，（０３）．　一３６—　广东建材２０１１年第５期　建譬垫蟹　蠼曼　图１支架吊装示意图　量，只要调整螺母的位置，在整个丝杆长度内都可以上　下调节。　（３）支架承重范围宽，对于重量和宽度大的设备可以　使用槽钢代替角钢增加承托能力，也可以增大丝杆尺　寸，提高负重能力。　３支架承重力的核算方法　针对“丝杆＋角钢”支吊架的形式，我们引用了聪同　制电缆桥架工程设计规范》（ＣＥＣＳ　３１：２００６）的规定，对　工程内所用的电缆桥架、母线槽支吊架进行承重计算。　３．１横档（角钢）的强度计算　将横档视为简支梁。在中间Ｂ／２长度上作用均布荷　载如图２（ａ）所示，其弯矩如图２（ｂ）所示。　啪ａｘ　（ｂ）弩矩　图２简支梁受力图　最大弯矩在跨中，其值按下式计算：　Ｍ￣：３ｑＳＢ／１６　（式１）　式中：　Ｂ——横档长度；　工艺与设备　Ｓ——相邻横档之间距；　ｑ——作用在梯架上的额定均布荷载。　横档的最大弯曲应力应满足下列要求：　ｏ￣：ＭｍａｘＹｍａｘ／Ｉｘ≤｛ｏ　１　（式２）　式中：　Ｉ　——横档截面对Ｘ轴的惯性矩；　Ｙ　截面形心Ｏ到最远点的垂直距离，如图３　所示。　图３梯架横档截面　３．２立柱（丝杆）的强度计算　在强度计算时视为拉弯杆，其最大应力按下式计　算：　ｏ　＝ＭＹｍａｘ／Ｉｘ＋Ｐｔ／Ａ≤ｆ　ｏ　１　（式３）　式中：　Ｍ——作用在立柱上的偏心力矩，Ｍ＝ＰｔＳ；　ｓ——偏心距，托盘、梯架对称轴到立柱形心轴之间　的距离；　Ｉ，－一立柱截面对Ｘ轴的惯性矩；　Ｙ　广截面应力最大点到固定点的距离；　Ｐ　——托臂传给立柱的竖直力；　Ａ——立柱截面积。　３．３支架紧固件的受拉强度计算　３．３．１内膨胀螺栓的受拉强度计算　在“丝杆＋角钢”支架的形式中，每条丝杆使用一颗　内膨胀螺栓作为紧固件，每个内膨胀螺栓所受的最大拉　力Ｐｍａｘ等于丝杆所受的竖直力，应满足：　Ｐ　≤允许抗拉静荷载　（式４）　内膨胀螺栓的允许抗拉静荷载的数值可从表１得　出。　表１内膨胀螺栓抗拉静荷载值　ｉ允许抗拉静荷载些　塑　！　ｌ（Ｎ）｝４７１　０　ＩＩ　　７１４０　ｌ　１１４４０　１哑　　１４６８０　ｌ｛　　２４０１０　ｊＩ　　如果计算结果为丝杆所受的竖直力大于内膨胀螺　栓的允许抗拉静荷载，则需要改变支架形式或支架的固　定方式，如图４所示。每组立柱改用多个膨胀螺栓固定，　一３７—　工艺与设备　紧固件的受拉强度计算按膨胀螺栓的受拉强度计算方　广东建材２０１１年第５期　【Ｏ　１——螺栓材料的容许拉应力，对Ｑ２３５Ａ钢制　法进行核算。　图４支架形式的扩展　３．３．２膨胀螺栓的受拉强度计算　受拉螺栓在力矩Ｍ作用下的强度计算作如下假设：　对接面绕通过最边一排螺栓的ｘ　轴翻转，各螺栓的拉　力与螺栓到翻转轴Ｘ　的距离成正比，即按图５中所示　的直线规律分布。　图５受拉螺栓群　根据以上基本假设，推导出螺栓所受的最大拉力　为：　Ｐ　＝ＭＹ　／∑ｎｉ　Ｙ；　（式５）　式中：　Ｙ　——第ｉ个螺栓离ｘ　轴的距离；　ｎ　——坐标同为Ｙｉ的螺栓数目；　Ｙ　，　一离Ｘ　轴最远的螺栓坐标。　受拉螺栓的强度应满足下列要求：　Ｐ　≤［ＰＬ］　式中：　【Ｐ　］——单个受拉螺栓的容许拉力。　［Ｐ　１一　ｄ：［ｏ　］／４　（式６）　式中：　ｄ。——螺栓的螺纹内径；　一３８一　螺栓取１２８×１０６ｐａ。　４简易公式　根据以上的推导过程，针对“丝杆＋角钢”支吊架的　形式，我们总结出电气吊架承重计算的简易公式。　４．１横档的强度计算公式　ｏ￣ｘ：３ｑＳＢｌＹ　）／１６Ｉ　≤ｆ　Ｏ　Ｉ　Ｂ——横档长度；　Ｓ——相邻横档之间距；　ｑ——作用在梯架上的额定均布荷载；　Ｉ　＿～横档截面对ｘ轴的惯性矩；　Ｙ　）『一截面形心Ｏ到最远点的垂直距离。　４．２立柱的强度计算公式　Ｏ　＝Ｐ　／Ａ≤ｆ　ｏ　１　Ｐ　——托臂传给立柱的竖直力；　Ａ——立柱截面积。　４．３支架紧固件的受拉强度计算　４．３．１内膨胀螺栓　每个内膨胀螺栓所受的最大拉力Ｐ　等于丝杆所　受的竖直力，应满足：　Ｐ　≤允许抗拉静荷载　内膨胀螺栓的允许抗拉静荷载的数值可从表１得　出。　４．３．２膨胀螺栓　Ｐ　≤Ⅱｄ　ｌ　Ｏ　Ｌ　Ｉ／４　Ｐ　——螺栓所受的最大拉力；　ｄ　螺栓的螺纹内径；　ｆ　ｏ，１——螺栓材料的容许拉应力，对Ｑ２３５Ａ钢制　螺栓取１２８×１０。Ｐａ。　４．４设定值　（１）Ｑ２３５钢材当厚度或直径≤１６ａｍ时，抗拉、抗压和　抗弯强度设计值为２１５Ｎ／ａｍ。，Ｊ　Ｏ　１：２１５Ｎ／ｍｍ　。　（２）针对“丝杆＋角钢”支架的形式，所选用型钢的　比重、截面积、轴惯性矩等参数，可以根据表２进行确　定。　５电缆桥架吊架的计算实例　５－１计算点选择　在我司承建的某电气安装工程中，我们进行了电气　广东建材２０１１年第５期　表２型钢材料参数　型钢　单位重量Ｇ　截面面积Ａ　轴惯性矩Ｉｘ　重心距　（ｋｇ／ｍ）　（ｍｍ２）　（ｃｍ４）　（ｍｍ）　圆钢　８　０．３９５　５Ｏ．３　Ｏ．Ｏ２　圆钢　１０　Ｏ．６１６　７８．５　０．０４９　圆钢　１２　０．８８８　１１３．１　Ｏ．１Ｏ２　角钢Ｌ３０×３　１．３７　１７５　１．４６　８．５　角钢Ｌ４０×４　２．４２　３０９　４．６　１１．３　『角钢ＬＳＯ×５　３．７７　４８０　１１．２ｌ　ｌ４．２　Ｉ槽钢［５＃　５．４　６９０　２６　Ｉ槽钢［６＃　６．６　８４０　５１　表３计算点参数　计算点槽架　计算点位置　计算点槽架内电缆编号　规格（ｍｍ）　楼层　轴线　４００　Ｂ４　２４／Ｂ　Ｂ４Ｖ６Ｄ／ｎｌ～ｎ３，ＡＣ１７ａ，ＡＣ１９ａ，　Ｂ４ＰＳ２Ｄ／ｎ２、ｎ７、ｎ１０　吊杆支架的承重计算，其中选择具有代表性的工程Ｂ４　层２４／Ｂ轴处的电气槽架（如表３）作为实例计算点：　５．２计算点的均布荷载　（１）数据参照：《上海南大电缆技术选型手册》；　《广州市中兴五金线槽桥架厂产品指南》。　（２）均布荷载的计算（均布荷载按电缆自重和槽架重　量均匀分布计）（如表４）。　表４均布荷栽的计算　单位重量　数　计算点的　计算点的　名称　编号　规格　（ｋｇ／ｍ）　量　单位重量　均布荷载　（ｋｇ／ｍ）　（Ｎ／ｍ）　电缆　托盘　４００×ｌＯＯＣＴ　（连盖）　２３．８００　１　Ｂ４ＰＳ４Ｄ／ｎ１～ｎ４　ＡＣ１６ａ，　ＺＲ—ＹＪＶ一３×　Ｏ４　．２２１　１　Ｂ４Ｖ６Ｄ／ｎ１，Ｂ４ＰＳ２Ｄ／ｎ２　　ＺＲ（ＮＨ）　０ＹＪＶ一５×１０　．６９１　２　３８．０６４　３７３．Ｏ２７　电缆　Ｂ４ＰＳ２Ｄ／ｎ７、ｎｌＯ　ＮＨ—ＹＪｒ一５×　ｌ６　１．００７　２　Ｂ４Ｖ６Ｄ／ｎ３　ＺＲ—ＹＪＶ一３×　２５＋２×１６　１．３１３　１　ＡＣｌ７ａ，ＡＣ１９ａ　ＮＨ—Ｙｊｖ一４×　９５＋５０　４．６６７　２　５．３强度计算（以￣１．Ｓｍ为计算跨距ｓ）　５．３．１选用Ｌ３０×３作为横担　最大应力计算值：ｏ　ｍａｘ＝３ｑＳＢ（Ｙ　）／１６Ｉｘ＝３×　３７３．０２７×１．５×Ｏ．４５×０．０２４×ｌｏｏ／ｆ　１６×１．４６）＝　７７．６１Ｎ／ｍｍ。　横担的最大弯曲应力ｏ　ｍ￣＝７７．６１Ｎ／ｍｍ。小于Ｑ２３５　钢材的抗压和抗弯强度设计值２１５Ｎ／ｍｍｚ，满足要求。　工艺与设备　５．３．２选用　８全牙丝杆作为吊杆　传给单个吊杆的竖直力：Ｐｔ＝３７３．０２７×　１．５／２＋１．３７×０．４５×９．８／２＝２８２．７９Ｎ　最大应力计算值：　ｏ　＝Ｐ　／Ａ＝２８２．７９１／５０．３＝５．６２１Ｎ／ｍｍ　吊杆的最大弯曲应力ｏ　ｍａｘ＝５．６２１Ｎ／ｍｍ。小于Ｑ２３５　钢材的抗拉强度设计值２１５Ｎ／ｍｍ　，满足要求。　５．３．３配　８全牙丝杆使用　８×３０的内膨胀螺栓　所受的最大拉力Ｐ￣＝２８２．７９１Ｎ，小于螺栓允许抗拉　静荷载７１４０Ｎ，满足要求。　６母线槽吊架的计算实例　６．１计算点的均布荷载　（１）数据参照：《ｘｘＸ母线槽外形尺寸》；　《建筑安装工程施工图集》（３册）（第二版）。　（２）计算点均布荷载的计算（均布荷载按母线槽重量　均匀分布计）（如表５）。　表５均布荷载的计算　计算点母线Ｉ规格（Ａ）广　　—］—　四线制　—＿］＿董虿　ｌ计算点均布　荷载（Ｎ／ｍ）　３２００　　Ｉ４００　　ｌ１７Ｏ　ｊ　１０７　ｌ　１０４８．６　６．２强度计算（以１．５ｍ为计算跨距ｓ）　（１）选用槽钢Ｌ５０×５作为横担。　最大应力计算值：ｏ　＝３ｑＳＢ（Ｙ　）／１６Ｉｘ＝３×　１０４８．６×１．５×０．６×０．０４０×ｌｏｏ／ｆ　１６×１１．２１　１：　６３．１４Ｎ／ｍｍ　横担的最大弯曲应力ｏ　＝６３．１４Ｎ／ｍｍ。小于０２３５　钢材的抗压和抗弯强度设计值，满足要求。　（２）选用　１２全牙丝杆作为吊杆。　传给单个吊杆的竖直力：Ｐｔ＝１０４８．６×　１．５／２＋３．７７×０．６×９．８／２－－７９７．５３４Ｎ　最大应力计算值：　ｏ　＝Ｐｔ／Ａ＝７９７．５３４／ｌ　ｌ３．１＝７．０５Ｎ／ｍｍ　最大弯曲应力ｏ　＝７．０５Ｎ／ｍｍ　小于Ｑ２３５钢材的抗　拉强度设计值２　１　５Ｎ／ｍｍ。，满足要求。　（３）配　１２全牙丝杆使用　１２×５０的内膨胀螺栓。　所受的最大拉力Ｐｍ￣＝７９７．５３４Ｎ，小于允许抗拉静荷　载１４６８０Ｎ，满足要求。●　一３９—