影响支吊架型式选用的因素有很多。在确定支吊架型式时，首先应根据希望支吊架所起的基本作用如承重作用、限位作用还是防振作用来确定其基本类型，然后再根据支撑点的载荷大小、位移情况、工作温度、是否隔热、管道材料、生根条件等因素确定其具体型式。由于实际的管道空间形状、工作条件和生根条件千变万化，在此很难以实际的管道为主体来介绍不同管道条件下的支吊架型式选用。因此，本书仍象管道材料选用那样，先给出支吊架型式选用的一般原则，然后再以常用的支吊架系列作为主体，分别介绍其应用场合。
一、一般选用原则
支吊架的型式选用应符合下列原则：
a、支吊架型式应能满足管道的承重、限位或防振的基本要求。
在进行支吊架选型时，应首先根据管道的承重、限位或防振要求来选择其合适的型式。
b、应优先选用标准系列支吊架。
选用标准系列支吊架有利于支吊架的预制和安装，也可减少用材品种，从而可节省采购、制造、管理等方面的费用。采用标准系列支吊架还有利于装置的美观。
c、支吊架型式应能满足所承载荷大小的要求。
支吊架本身的强度应能足以承受管系分配给它的载荷。当标准支吊架系列不能满足承载要求时，应特殊设计。在考虑支吊架载荷时，除考虑管道自身重量（包括介质重量、隔热重量等）外，还应根据实际情况充分考虑热态时的位移载荷、风载荷、地震载荷、安全阀开启时的反冲载荷、水压试验时的充水重量（对大直径气体管尤为如此）、雪载荷等，并适当留出余量，详见下节所述。当支吊架生根在建构筑物的梁柱、设备本体等设施上时，尚应考虑这些生根设施的生根条件和承载能力，并向相关专业委托相应荷重，必要时应与相关专业协商。管道布置人员也应有这方面的经验，例如设备及建构筑物的平台一般不可能承受太重的载荷，此时如果管道荷载较大，就应考虑改变支吊架的位置和型式，使其生根在设备本体或建构筑物的梁柱上。
d、支吊架型式应能适应管道热位移大小的要求。
当管道支撑点在工作工况下有热位移时，可能会造成支吊架的脱空、顶死等问题。除此之外，还会产生下列问题：对于温度较高、长度较长的管子，可能会因较大的位移而失稳，或影响到相临管子及其它设施，或滑落梁柱（有管托时），或使吊架的吊杆偏斜过大而产生过载，或使弹簧支座倾倒（此时应考虑吊架），等等。对于大直径管道，还会由于管子的位移而产生较大的摩擦力，此时应考虑采用滚动支座、摆式支座、低摩擦支架等。
e、支吊架型式应能适应管道热位移方向的要求。
支吊架选型不仅应考虑管道支撑点的位移大小，还应考虑支撑点的位移方向。当选用刚性支吊架时，应根据管道支撑点的位移方向判断支架是脱空还是被顶死；当选用弹性支吊架时，应根据管道支撑点的位移方向确定安装载荷。选用过弹簧支吊架的人都知道，管道支撑点的位移是向上还是向下，直接影响着弹簧安装载荷和型号的选择；当选用限位支架时，应根据管道支撑点的主位移方向确定限位方向；等等。在确定支吊架型式时，应首先判断出支撑点的位移方向，管道布置人员也应该具有这方面的判断能力。当不能准确判断出管道支撑点的热位移方向时，可根据静应力分析的结果来判断。
f、支吊架型式应能适应管子工作温度及隔热要求的需要。
当管子在高温条件下工作时，应根据上节所讲的原则确定其附管部件的型式及材质。当管道有隔热要求时，应使附管部件及相应的中间部件伸出隔热层外，以免管子发生位移时破坏隔热层。当管道在低温条件下工作时，应考虑选择保冷型管道支吊架。
g、支吊架型式应能适应管道或生根设备材料及热处理的要求。
详见上节所述。
h、支吊架型式应能适应生根条件的要求。
在通常的设计中，往往会出现这样的情况：最佳的支撑位置和支吊架型式但不一定具备合适的支撑生根条件。此时就应考虑变换支架型式，或者在满足要求的条件下改变生根位置进行支撑。
i、支吊架型式应便于管道的拆卸检修，有利于施工，并不妨碍操作及通行。
当支吊架位于操作人员可能通过的地方且位置又较低时，应考虑取消三角支撑或改为吊架。当管道经常拆卸时，应避免采用焊接结构。
j、支吊架选型尚应符合经济性原则。
二、常用支吊架型式及其选用
通过多年来的应用总结，常用支吊架型式已基本形成系列化。虽然不同的行业、不同的设计单位所用的支吊架型式不尽相同，但总的来说大同小异。这些支吊架系列包括平（弯）管支托、假管支托、型钢托架、悬壁支架、管托、管卡、摩擦防振支架、吊架等。
1、平（弯）管支托
平（弯）管支托主要用于距地面或平台较近（一般不大于1500mm）的水平管道或弯管的承重。根据结构的不同，它可分别适用于水平和垂直方向有少量位移的情况。
常见的平（弯）管支托型式见图8-1所示。
A型 B型 C型
1型 2型 3型
图8-1 平（弯）管支托示意图
该图所示的支吊架类型为组合型式，即图中共给出A、B、C三种附管部件型式，同时给出了1、2、3三种生根部件型式，附管部件型式与生根部件型式以不同的形式组合可以得到九种平（弯）管支托型式，它们各自的适用情况如下：
A型支撑型式常用于允许附管部件与管子可直接焊接的情况；B型用于附管部件不允许与管道直接焊接的情况；C型用于高度可上下少量调节的情况。三种型式均可用于保温或光管情况。
1型生根型式一般用于DN≤125的管子支撑；2型一般用于DN≥150的管子支撑，此时应向土建专业委托有关基础大小、载荷大小、预埋地脚螺栓或钢板要求等资料；3型一般用于置在平台上的情况，此时应向有关专业委托支承载荷大小，以便布置承重梁。三种情况均可以以螺栓与生根设施相连，也可以以焊接形式与生根设施相连，视方便而定，并向有关专业提相应要求。
详图1给出了a、b两种支架上下部分的连接型式，a型为螺栓连接，此时不允许管道有水平位移；b型无连接要求，可允许管子有少量的水平位移。a、b两种连接型式常配对出现，用于阀组、集合管、蒸汽分配器等两端的支撑。
2、假管支托
假管支托主要用于水平敷设的管道承重。当水平管道拐弯且其跨度超出标准要求的最大允许值时（详见下节所述），可以借助于该型式的支架进行支撑承重。该支架一般仅作承重用，而且仅能用于允许支架与管子直接焊接的情况。当管道有保温时，它可与滑动管托配合使用，此时的滑动管托型式与直接支撑在管子上的型式相同。
常用的假管支托型式有A、B、C三种型式，见图8-2所示。
A型 B型 C型
图8-2 假管支托示意图
A型适用于向下拐弯的情况，B型适用于向上拐弯的情况，C型适用于水平拐弯的情况。三者具有下列一些共同特点：标高与管道水平段标高保持一致，以便于支撑或设置标准管托。附管部件的长度取距管道拐弯部分100mm，既方便于附管部件与管子取同材质，又可节省附管部件的用量。
假托支托的最大长度（L）视不同管径而定，一般最大不应超过2000mm。
3、单柱型钢支架
单柱型钢支架常常代替平（弯）管支托用于小直径（DN≤40）管道的承重。所用型钢一般为角钢，并与管卡配合使用。由于管卡不便于管道的热位移（尤其是管子隔热时更是如此），故此类支架不适用于管子有较大位移的场合。
常用的单柱型钢支架型式见图8-3所示。
A型 B型 C型 4型
1型 2型 3型 D型
图8-3 单柱型钢支架示意图
该支架型式也为组合型式。图中共给出了A、B、C、D四种支撑型式，同时给出了1、2、3、4四种生根型式，两者组合可得到16种支架型式。它们各自的适用场合如下：
A、C、D型支撑型式均适用于平管的支撑。其中，A型常用于生根点距管子较近的情况，C型和D型常用于生根点距管子较远的场合。C型和D型的区别在于前者用于上支场合，后者用于下吊场合；B型支撑型式用于竖管的支撑。
1型生根型式适用于地面情况，此时无须向有关专业提委托，用膨胀螺栓固定即可；2型用于平台生根情况，此时应酌情向有关专业提委托资料，以便设置承重梁；3型用于在设备上生根的情况。其中，增设垫板的目的是使质量较差的支架材料不会影响到设备材料，此时垫板材料应与设备同材质。该型式限用于设备允许现场焊接的情况；4型用于生根在建筑物梁柱上的情况，此时一般不必向有关专业提委托资料。
单柱型钢支架的最大支撑高度L一般不宜超过1200mm，最大承载视采用的型钢规格而定，最大不超过4500N（对∠75×75×6角钢）。
4、框架型型钢支架
框架型型钢支架主要用于水平管道的承重。在管道布置中，如果有单根或几根管道的标高凑不到系统支撑梁的标高时，可采用框架型型钢支架。该类支架常利用系统已有的梁柱作为生根点，其特点是承重能力大，支撑刚度大，常代替系统支撑梁作局部支撑。
常见的框架型型钢支架型式见图8-4所示。
A型 B型 C型 D型
图8-4 框架型型钢支架示意图
图中共给出了A、B、C、D型四种型式，究竞采用哪种型式视原有的梁柱和被支撑管的位置而定。一般情况下，该种支架的尺寸L最长应不超过1500mm，最高尺寸H应不超过2000mm，支撑载荷视所用型钢规格、尺寸L和H而定，一般最多不超过10000N。
5、悬臂支架
悬臂支架常用于管道的承重或导向。此类支架是应用比较多的一种支架型式，支架的种类也比较多。按生根条件分，可分为生根在钢结构梁柱上的悬臂支架和生根在设备上的悬臂支架两种；按有无斜撑来分则分为悬臂式和三角式两种；按支撑的作用来分则分为承重型和导向型两种；按悬臂的数量来分则分为单肢型和双肢型两种。
a、在钢结构梁柱上生根的悬臂支架
此类支架常见类型如图8-5所示。
A型 B型 C型
图8-5 钢结构梁柱上生根的悬臂支架示意图
图中共给出了A、B、C三种型式。A型常用于支撑载荷较小的情况，其长度L最大一般不宜超过600mm；B、C型常用于支撑载荷较大的情况，其长度L最大一般不宜超过1200mm。B型和C型的区别在于前者生根部件与梁柱采用焊接，而后者则是采用螺栓连接，以便于支架的拆卸。支架承受的载荷大小视所选用型钢的规格和载荷作用点到梁柱的距离而定。
这类支架一般均用角钢、槽钢等作为受力部件。它可与滑动管托、导向管托等配合使用，分别用于水平保温管道的承重和导向，也可与固定管托、导向管托、管卡等配合使用，分别用于垂直保温管道的承重和导向及光管的承重（仅限于DN≤40的情况）和导向。有关管托和管卡的型式见后面所述。
b、在设备上生根的悬臂支架
此类支架常用于沿立式设备（如塔、罐等）上敷设的竖直管道的承重和导向。常见的型式如图8-6所示。
A型 B型 C型 D型
图 8-6 设备上生根的悬臂支架示意图
图中共给出了A、B、C、D四种型式，它们的适用场合分述如下：
A型一般用于DN≤150的情况下。它通过与管卡、固定管托、滑动管托配合，分别用于光管承重（带支耳时）、光管的导向、保温管道的承重和导向。当用于承重时，与管卡或管托配合的螺栓孔应为横向椭园形，以适应管道有少量的横向位移。
B型一般适用于管子DN=200～350的情况下，使用方法同A型。
C型适用于DN=400～600的管子承重。当用于保温管子时，双肢间的距离应加大一些，以适应隔热厚度的要求。管子不保温时，双肢间的距离应尽可能小。
D型适用于DN=400～600的管子导向。当管子有保温时，管子四周应有滑动管托，且管托高度应大于保温厚度。当管子不保温时，应将管托去掉并代之以厚度为4mm的钢板，以防止管子发生位移时，支架划伤管子。无论保温与否，都应控制支架内壁与管托或钢板之间有不大于3mm的间隙。
上述四种型式都适用于设备不允许现场焊接的情况。当设备允许现场焊接时，可将生根部件换成贴合钢垫板，而中间支撑件直接焊在贴合钢垫板上即可，这样处理的结果可以简化支架型式，也便于减少支撑误差，同时增加了支架的可靠性。
6、管托
管托主要用于隔热管道，并分别与不同的生根型式配合使用可以实现管子的滑动（承重）、固定、导向、止推等作用。
常用的管托型式见图8-7所示。
A型 B型 C型
1型 2型 3型 4型
图8-7 管托系列示意图
图中共给出了A、B、C三种管托型式和1、2、3、4四种生根型式。三种管托型式可单独使用，也可与四种生根型式组合使用。两者组合使用时，可以得到12种限位管托型式。它们的适用场合分述如下：
A型和B型管托适用于管道允许现场焊接的情况，其中A型一般适用于管子DN≤150的情况，B型适用于DN=200～400的情况。对于DN≥450的情况，应考虑按设备支座要求制做管托。当管道材料对支架材料不敏感时，A型或B型中的垫板可以取消不用。C型适用于管托不允许在现场直接与管道焊接的场合（例如管道保冷时）。A、B、C型单独使用时即为一般的滑动管托。
1型生根型式可以通过管托实现隔热管道在此处的全固定，使其成为固定点。以前也有将滑动管托直接焊接在支撑梁上以实现全固定的做法，这种做法简便快捷，但不便于管道的拆卸，故现在一般不再推荐使用；2型生根型式与管托配合可以实现管道的双向止推，即限制管道在此处的轴向位移。在使用该型式时，应注意支撑梁宽度与管托的长度关系；3型和4型与管托配合可以实现管子的导向，即限制管道在此处的横向位移。其中4型常与附塔悬臂支架配合用于竖直管道的导向。
对于不隔热管道，一般不用管托，此时它的止推和导向往往借助于图8-8a、b所示的支架型式进行。而光管的固定则是借助于管卡和止推卡实现，后面将讲到。光管的滑动则不需要任何支架，将管子直接置于支撑梁上即可。对于较重的管道，有时为了防止因热位移而划伤管道，则在相应的位置焊一块垫板，见图8-8c所示。
（a）止推 （b）导向 （c）滑动
图8-8 光管的止推和导向支架示意图
7、管卡
管卡也是一种应用比较广泛的支架型式，它常与梁柱或其它支架（如悬臂支架等）配合使用，用于非隔热管道的承重、导向、止推和防振，也可用于保冷管道的导向和承重。常用的管卡型式如图8-9所示。
A型 B型 C型
D型 E型 F型
图8-9 管卡系列示意图
图中共给出了A、B、C、D、E、F六种管卡型式，其应用情况分述如下：
A型管卡常配有支耳板，当它们与悬臂支架配合用于竖管时，可起承重作用，当它们与水平梁配合用于水平管时，可起止推作用。该管卡的承载能力取决于扁钢的宽度、螺栓的数量、支耳板的大小和数量，一般情况它适用于DN80～DN350的光管承重或止推。
B型管卡既可与悬臂支架配合，又可与水平支撑梁配合，用于DN80～DN350光管（竖直或水平）的导向。
C型管卡专用于保冷管道的承重和导向。当它用于竖直管子的承重时，限用于DN50以下的管子，当管子直径较大时，应辅以其它承重支架。
D型和E型管卡均用园钢作支架零部件，型式较简单。又由于它沿管子切向拉紧，可获得较大的卡紧力，故DN≤50的竖直光管常以D型管卡进行承重。E型常用于DN15～DN150的竖直或水平光管的导向，此时它的固定螺母为生根件上下各一个，便于保证导向间隙。
F型管卡常用于有机械振动的管道。该支架用扁钢作为卡箍零部件以增大其受力面积，而以螺栓切向拉紧有利于增加支架的卡紧力，管卡与管子之间垫若干石棉块既便于增加振动阻尼，又使管子能够有稍量的轴向位移，固定螺母为双螺母以防止因振动而脱落。
8、吊架
吊架一般用于管子的承重。与前面介绍的几种承重支架相比，由于它的刚度较小，与管子之间又不存在摩擦力，故它对管系的柔性限制较小。但正因为它的刚度较小，降低了管系的稳定性，因此在一个管系中，不可全部用吊架承重。另外，当管子有较大的横向位移时，也不能选用吊架，一般规定吊架吊杆的偏转角不大于4°。何时选用吊架，何时选用其它型式的承重架，往往取决于可用的支架生根条件。当生根点位于被支撑管子的上面时，可考虑用吊架。
常用的支吊架型式见图8-10所示。
A型 B型 C型 吊杆端部 可调螺母
1型 2型 3型 4型 5型 6型
图8-10 吊架系列示意图
图中共给出了A、B、C三种生根型式和1、2、3、4、5、6六种吊装型式。两者组合共可得到18种吊架型式。在生根部件和附管部件之间还可根据需要添加其它中间连接件，如可调螺母（又称花蓝螺母）、弹簧吊架等。可调螺母为一头左螺纹、一头右螺纹的特殊螺母，当转动该螺母时，可以在一定范围内调整吊杆的长度，即调整生根部件和附管部件的间距，以适应管子吊点有少量垂直位移的需要。当由于安装误差使吊杆松驰时，也可通过可调螺母使其拉紧。吊架与弹簧支架配合使用的情况比较多，有关弹簧支吊架的选用将在下面介绍。
上面给出的各种生根型式和吊装型式的应用分述如下：
A、B、C型三种生根型式视承受的载荷大小和生根条件而定。当用于生根的梁有较大的面积时可采用A型，并能承受较大的载荷；若生根点的面积较小，且承受的载荷也比较小，可选用C型；B型对生根点的面积要求和所能承受的最大载荷介于A型和C型之间。
1型、2型和3型吊装型式用于允许管子与吊架现场焊接的情况。其中1型用于水平管道，2型用于弯管（头）处，3型用于垂直管道。这三种吊装型式一般用于光管情况，当用于保温情况时，应适当加大附管部件的尺寸，并使它与吊杆的连接处位于保温层外，以免破坏保温结构。
4型、5型和6型吊装型式均用于不允许吊架与管道直接焊接的场合。其中，4型用于不隔热管道，5型用于保温管道，6型用于保冷管道。这三种型式仅适用于水平管道的承重。
9、摩擦减振支架
从第六章的介绍中已经知道，摩擦力可以阻碍管道的位移。由于摩擦力始终与管道的位移方向相反，故对振动管道来说，摩擦始终对其振动位移起阻碍作用。摩擦防振支架就是利用给管道上一些点施加一个较大的摩擦力，以达到减振目的的。前面已经讲到，摩擦减振对强迫振动来说并不是很有效，故在设计中不能以这种支架作为强迫振动的防振支架，而仅能作为一种辅助防振支架。
常用的摩擦减振支架如图8-11所示。
A型 B型
图8-11 摩擦减振支架示意图
图中共给出了A、B两种型式的摩擦减振支架，分别适用于不同的生根型式。图中的螺栓可以调节支撑板与管子的滑动管托之间的距离，并使它们充分挤紧，以增大二者之间的摩擦力。在选用这种支架时，确定支架位置是很重要的，否则将起不到作用。首先应选在管子刚度比较大的地方，以便在调整支架螺栓时能与管子形成较大的挤紧力。其次是支架要便于生根，而且生根设施宜为混凝土结构。支撑方向应为管子在此处热位移的逆方向，以便自然获得较大的挤紧力，同时又可减少冷态时的附加力。由于该支架有单向止推作用，故有时也作为止推支架用于敏感设备的近处。
10、其它支架型式
除上面介绍的九大类支吊架外，工程上还常常用到一些组合式支架，以满足一些特殊情况的管道支撑需要。图8-12给出了几种常见的组合支架型式。
A型 B型 C型
图8-12 常用组合支架型式示意图
其中，A型支架俗称邻管支架，它是利用邻近的两个大管子来支撑一些小管子。这种支架在管廊上或并排多根管道布置的场合应用较多。由于管廊上或并排多根布置的管道的支撑梁间距一般是按多数管道直径所允许的跨度确定的，那么势必造成一些小直径管道的跨距不能满足要求，故常采用邻管支架对小直径管道进行支撑；B型支架多用于软管站的管道支撑。软管站一般由（2～4）根DN≤40的管子组成，管子直径较小，敷设距离又远，故它们的支撑生根条件有时较难找到。利用小巧灵活的B型支架可以随意生根在设备或土建平台的边梁甚至平台栏杆上，即满足了管子的支撑需要，也方便了操作；C型支架常用于穿越平台管子的承重。管子穿越平台时，有时难以找到合适的支架生根位置，此时可借助于平台并利用C型支架进行承重。在采用C型支架时，一定要给相关专业提供有关的荷载资料，以便在平台的支撑处设置承载梁，因为一般的平台钢板仅有3mm厚，是不能直接承受管子载荷的。
三、弹簧支吊架
弹簧支吊架是管道支吊架中的一种特殊型式，它一般是由专业生产厂制造的组合件，制造要求高，选用也比较复杂，故在此将它单独进行讨论。
前面已经讲到，当管道在某处有竖向位移时，如果此时采用刚性支吊架会造成管道的脱空或顶死，从而造成相邻支吊架或设备嘴子的受力增加，严重时会导致它们的破坏。在这种情况下，就应考虑选用弹簧支吊架，使支吊架在承受一定载荷的情况下又能允许管系有一定的竖向位移。
目前工程上常用的弹簧支吊架主要有两类，即可变弹簧支吊架和恒力弹簧支吊架，而且已形成标准系列。对应的国家标准为GB10181《恒力弹簧支吊架》和GB10182《可变弹簧支吊架》。
（一）可变弹簧支吊架
1、可变弹簧支吊架的工作原理
可变弹簧支吊架的核心部件是一个被控制的园柱弹簧，当被支撑管道发生竖向位移时，会带动园柱弹簧的控制板使弹簧被压缩或被拉长，如图8-13所示。
由虎克定律可知，此时弹簧压缩或伸长所需要的力（也等
于对管子的作用力）可用下式表示：
……………………(8-1)
式中：F-----弹簧被压缩或被拉长δ量时所需要的力，N；
k----弹簧刚度，N/mm；
δ----弹簧被压缩或被拉伸的变形量，mm。
弹簧刚度是一个只与弹簧自身参数（如弹簧直径、弹簧材
料等）有关的物理量，一旦弹簧参数一定，它是个常数（在其
允许总变形量的30%~70%范围内是个常数）。因此，此时弹
簧对管道的作用力则与变形量成正比。工程上正是利用弹簧的
这一性质来进行有垂直位移的管道支撑的。
对于标准弹簧支吊架来说，弹簧都是经过预压缩然后装入
弹簧箱中的。因此，对于同样一个变形量δ，此时压缩弹簧所 图8-12 可变弹簧工作原理图
需要的力F应按下式计算：
……………………………(a)
式中：δ1----弹簧预压缩的变形量，mm；
F1----弹簧预压缩时的压缩力，N；
F、δ、k意义同前。
设F为弹簧支吊架的工作载荷，并用符号FG表示；设F1为弹簧支吊架的安装荷载，并用FA表示；设δ为弹簧在由安装载荷变为工作载荷时的变形量，并在弹簧被压缩时取正号，被拉伸时取负号。δ在管道支撑中即为管道支撑点的竖直位移量，支撑点的竖直位移向上时取正号，向下时取负号。从标准可变弹簧支吊架系列图（图8-13）中可以看出，上面的两种正负号规定是一致的。将这些设定则代入式（a）可得：
……………………………………………………………(8-2)
式8－2即为可变弹簧支吊架的选型公式。
2、常用可变弹簧支吊架系列
国家标准GB10182共给出了A、B、C、D、E、F、G七种标准型式，见图8-13所示。
A型 B型 C型 D型
E型 F型 G型
图8-13 可变弹簧支吊架系列示意图
它们的适用情况分述如下：
A、B、C三种型式均为悬吊型可变弹簧吊架，上端通过吊杆与生根部件相连（见图8-10所示的生根型式），下端则通过可调螺母和吊杆与附管部件相连（见图8-10中的附管部件型式）。三者所不同的是上端与吊杆的连接方式不同，管道设计人员可视方便而定。
D型和E型为搁置型可变弹簧吊架，即支吊架的底座搁置于支撑梁或平台梁的上面，下端则通过可调螺母和吊杆与附管部件相连。与A、B、C型相比，D、E型更容易使操作人员接近，以便从弹簧支吊架的刻度指示板上了解支承点的位移情况，并与计算值进行对比。D型和E型仅仅是吊杆与弹簧连接的方式不同，前者便于随时调节弹簧载荷，而后者则对防止雨水进入弹簧支架较好。
F型为支托型可变弹簧支架，它与前面几种吊架型式相比刚性较大，但当管道在支撑点同时有横向位移时，会因摩擦力的作用而使它发生倾斜甚至失稳。为此，一些生产厂则开发出了带滚轮的支托型可变弹簧支架，当管子在支撑点的横向位移大于6mm时，应考虑选用带滚轮的支托型可变弹簧支架。
G型为并联悬吊型可变弹簧吊架，它常用于生根条件不太合适，或弹簧承载过大而需要并联设置时。当然，选用A~E中任何一种的两个可变弹簧支吊架并联也可以，应视方便而定。
3、可变弹簧支吊架的选用
对于一个固定管系来说，如果它的操作条件、空间形状和支撑情况一经确定，那么各点的热位移也将随之而定。通过对管系的静应力分析，可以求出可变弹簧支承点的垂立位移。由8-2式可知，当弹簧的相对变形量（等于管道在该处的垂直位移）已知的话，那么弹簧支吊架的选用就变成了如何确定弹簧支吊架给予管道的支承力与弹簧刚度二者之间的关系问题了。
工程上，一般按热态吊零的载荷原则确定弹簧支吊架的受力。所谓热态吊零，是指弹簧支吊架在热态时承受的力应等于冷态时由管系分配给它的力。按这样的原则确定的弹簧支吊架受力使得整个管系中各支撑点承受的自重力比较均匀，但在热态时管系中各点的受力会因位移荷载的作用而不再均匀，甚至会出现严重的不合理现象，为此，工程上有时也采用冷态吊零的载荷分配原则。所谓冷态吊零是指弹簧支吊架在冷态时承受的载荷取冷态时由管系分配给它的载荷。与热态吊零相反，此时在热态情况下管系各支撑点承受的自重载荷已不在均匀，而总载荷（包括位移载荷）则是自然分配。工程上实际出现的管系是千变万化的，受支撑条件的限制，有时无论是采用热态吊零的原则还是冷态吊零的原则，都不能使管系中各支撑点的受力分配令人满意，此时可人为地设置弹簧支吊架的工作载荷，使管系的载荷分配达到预期的目的。当然，如何确定弹簧支吊架的工作荷载和安装荷载，需要富有经验的管道机械工程师来完成。一般情况下，设计人员不妨按热态吊零的原则来初选弹簧。
确定好弹簧支吊架的工作荷载之后，仍不能完全根据8-2式确定弹簧的刚度，因为式中仍有两个未知数，即安装载荷FA和弹簧刚度k。很显然，k值越大，çFG－FAê的差值越大，它意味着弹簧支吊架引起的管系力在冷态或热态时的变化越大，也即在热态和冷态两种情况下引起较大的载荷转移，从而可能造成管系在热态或冷态情况下相邻边界条件的受力过大。工程上常将工作载荷减去安装载荷的绝对值（因为弹簧被拉伸时，安装载荷大于工作载荷）与工作载荷之比叫做载荷变化率，即：
………………………………………………（8－3）
式中：f----可变弹簧支吊架的载荷变化率；
FG、FA意义同前。
为防止可变弹簧支吊架引起管系在热态或冷态时有较大的载荷转移，工程上常控制它的载荷变化率不超过25%。根据这一限制条件，就可以确定弹簧支吊架的刚度k。在确定弹簧支吊架的刚度时应遵守这样一个原则：在弹簧支吊架能满足管系热态和冷态的承载要求而且载荷变化率不超过规定值的情况下，应尽可能选用刚度最小（指最小规格和最小允许位移值）的弹簧。按这样的原则选取的弹簧支吊架，其安装尺寸最小，价格最便宜，而且实际的载荷变化率最小。一般情况下先取能满足工作载荷要求的最小刚度值弹簧，然后根据式8－2计算其安装荷载。求出安装载荷后，再根据式8-3核算其载荷变化率f，如果f<25%，所选弹簧刚度合适，否则应加大一级弹簧刚度值，重新计算，直到满意为止。
在进行可变弹簧支吊架的系列化编排时，为了减少规格尺寸系列，对不同刚度的弹簧限定了其最大工作位移范围，因此在选择弹簧刚度时，还应使其工作载荷、安装载荷、位移量落在对应的位移范围内。可变弹簧支吊架标准系列中都给出了它们的对应关系数据表，选用时查表即可，在此不再赘述。
4、串联可变弹簧支吊架的选用
当管系中某点的垂直位移量较大时，从标准弹簧支吊架表中可能已选不到合适的弹簧支吊架，即要么找不到最大工作位移能满足载荷要求的标准系列，要么因刚度较大而使载荷变化率超出标准要求，此时可考虑采用串联可变弹簧支吊架。弹簧串联时，应选最大载荷相同的弹簧，即弹簧的牌号相同，以保证每个弹簧的工作载荷和安装载荷都落在允许范围内，而此时每个弹簧的变形量则按其刚度的大小成反比分配。 设有两个刚度分别为k1、k2的弹簧串联，它们的变形量分别为δ1、δ2。串联后的弹簧总刚度为k，总变形量为δ。弹簧串联时，其总刚度的倒数等于各串联弹簧刚度的倒数之和，即有：
……………………………………………………………（a）
由于弹簧串联，故各弹簧的受力相等，即有：
…………………………………………………………（b）
又因为
，代入(b)式可得：
……………………………………………………………（c）
……………………………………………………………（d）
式（c）和式(d)即表明了弹簧串联时每个分弹簧的变形量与其刚度成反比。
设k1=k2，分别代入式（a）、式（c）和式(d)可得到：
由此可见，两个刚度相等的可变弹簧串联后，其总刚度为每个弹簧刚度的一半，而每个弹簧的位移量等于总位移量的二分之一。
设k1=2k2，分别代入式（a）、式（c）和式(d)可得到：
由此可见，此时串联后的弹簧总刚度等于较小刚度的三分之二，等于较大刚度的三分之一，较小刚度弹簧的位移量等于总位移量的三分之二，而较大刚度弹簧的位移量等于总位移量的三分之一。
如果弹簧支吊点的垂直位移比较大，选用两个可变弹簧串联仍不能满足要求时，可以串联更多的可变弹簧，但此时应考虑是否改用恒力弹簧更合适。
5、并联可变弹簧支吊架的选用
当管道支撑点的载荷超出标准可变弹簧支吊架的最大允许载荷时，或者受支撑条件（如竖管支撑）、生根条件等限制不宜采用单个可变弹簧支吊架进行支撑时，可选用两个或两个以上的可变弹簧支吊架并联支撑。可变弹簧支吊架并联使用时，各弹簧应为同一型号，以避免各弹簧支承力不同而导致管子的倾斜或偏转。并联时的各弹簧变形量相同，均等于管道在支撑点的位移量。并联后的弹簧支吊架总刚度等于各分弹簧支吊架的刚度之和，即n个弹簧支吊架并联时其总刚度为k=k1+k2+……+kn，而各分弹簧承受的载荷平均分配，并等于总载荷的1/n。
6、可变弹簧支吊架的安装要求
可变弹簧支吊架在安装前务必要压缩到要求的安装定位刻度（与安装载荷对应的刻度值），并用定位销进行定位。从式8-2中不难看出，如果弹簧安装载荷FA没有调整到所要求的值，那么工作载荷FG也将随之达不到要求值，从而使得弹簧支吊架起不到应有的作用。设置定位销的另一个作用是使可变弹簧支吊架暂时成为一个刚性支架，可以防止诸如水压试验等非工作工况下因管道载荷临时增加而引起的不利影响，对于大直径气体管道更应考虑这个问题。管系在工作状态下，有时也会出现非预期的载荷突然增加现象，如减压转油线的“淹塔”现象。“淹塔”现象会造成管内液体的突然骤增，从而使其弹簧支吊架承受的载荷也骤然增大，弹簧支吊架的变形量也将随之增大，使管系出现较大的载荷转移，从而可能造成相邻支架或设备接口处的超载破坏。对于可能出现上述现象的管系，工程上常在弹簧支吊架的附近设置保险杆，以控制弹簧的最大变形量，即当弹簧支吊架的变形量超过某一规定值时，保险杆将受力而成为刚性支撑。
可变弹簧支吊架的定位销应在管系水压试验之后、装置开车升温之前拆除。
（二）恒力弹簧支吊架
当管系在支撑点的竖向位移较大而选用可变弹簧会引起较大的载荷转移时，应考虑选用恒力弹簧支吊架。所谓的竖向位移较大只是一个相对概念，关键要看若选用可变弹簧支吊架时是否会引起较大的载荷转移，而且较大的载荷转移能否为管系自身强度和边界条件所接受。如果管系的柔性不好，刚度较大，那么既使在较小的位移值情况下，也会引起支撑点热态和冷态的载荷差值较大，此时为减少载荷变化率也宜采用恒力弹簧支吊架。
严格说来，恒力弹簧在其工作过程中对管道支撑点的力并不是恒定不变的，这是因为弹簧支架各运动部件之间存在摩擦力，而且各部件的尺寸、弹簧的刚度等都可能存在制造偏差，这些因素都会导致了恒力弹簧在其工作行程范围内对支撑点的力有少量的变化。一般情况下，标准恒力弹簧支吊架在其全程位移过程中的最大和最小载荷偏差应控制在某个数值范围内，而工程上常用恒定度这一概念来评判恒力弹簧的载荷变化。所谓恒定度是指恒力弹簧在其全行程范围内的最大、最小载荷值之差与最大、最小载荷值之和的百分比，用式子表示即为：
式中：D----恒力弹簧的恒定度。一般情况下，D应不大于6%；
Fmax----恒力弹簧在全行程范围内出现的最大载荷值，N；
Fmin----恒力弹簧在全行程范围内出现的最小载荷值，N；
1、恒力弹簧支吊架的工作原理
恒力弹簧的工作原理如图8-14所示：
（a） （b）
图8-14 恒力弹簧工作原理示意图
当恒力弹簧支吊架承受一个管道载荷F1时，F1将产生一个相对于O点的转动力矩M1。M1将拉动三连杆AOB向下转动，同时三连杆会带动B点向右移动，从而使弹簧受到压缩，产生一个弹簧力F2。F2相对于主轴O点也将产生一个转动力矩M2。通过适当的结构和力的平衡设计，可以使两个力矩M1和M2始终保持平衡，并通过适当的结构尺寸设计，在保持力矩平衡的情况下，F1不断变换位置但大小不变，即实现对管道的恒力支撑。有关这样的结构设计及推导论证在有关的手册或专著中已有介绍，有兴趣的的读者可查阅这方面的资料。
2、恒力弹簧支吊架系列
工程中实际应用的恒力弹簧支吊架种类并不多，国标GB10181给出了两种常用的型式，即立式恒力弹簧吊架（用LH表示）和卧式恒力弹簧吊架（用PH表示），一般情况下多用卧式系列。根据承受载荷大小的不同，恒力弹簧吊架有单吊和双吊两种。单吊即为一个恒力弹簧上仅有一个供连接上吊杆的孔板，双吊则有两个孔板。图8-14(a)所示的吊架即为双吊恒力弹簧吊架。在设计中应注意这些对生根条件要求的差别。
3、恒力弹簧支吊架的选用
由前面介绍的恒力弹簧支吊架的工作原理可知，吊架所能承受的载荷要利用其平衡弹簧产生的力和杠杆的结构并通过力矩平衡关系来确定。换句话说，吊架的承载能力与其结构设计有关。因此，支撑点的管道载荷是选择恒力弹簧吊架的参数之一。根据热态吊零原则，一般取管道荷载为冷态情况下管系的分配载荷。另外，受吊架中各运行部件的结构限制，吊点的位移是有限制的，甚至它不能按运行部件的最大运行位置来确定吊点的位移范围，因为运行部件到达极限位置时，会造成较大的承载偏差值。因此，对于一个结构参数一定的恒力弹簧吊架，它允许的最大位移值也是确定的。或者说，管道上吊点的最大位移量也是确定恒力弹簧吊架的参数之一。有关的标准已将常用的恒力弹簧吊架进行了系列化，并对它进行了编号，每个编号的吊架其允许的最大承载和最大位移已列表给出，设计人员只要根据管道支撑点的载荷和位移查表即可确定所需要的恒力弹簧吊架规格型号。
4、恒力弹簧支吊架的串联和并联使用
可变弹簧支吊架串联的目的是为适应管道支撑点有较大的位移量和防止有较大的载荷变化率，但这种问题对恒力弹簧吊架都不存在，故恒力弹簧吊架一般不串联使用，也不宜串联使用。
对于管道载荷较大，或者受吊点条件（如竖管）和生根条件的影响，恒力弹簧吊架可以并联使用。并联时，应选用规格型号相同的吊架，以防止管道因受力不均而发生偏斜或偏转。并联的各分吊架，其位移均等于管道支撑点的位移，其载荷为管道载荷的
倍（n为并联的恒力弹簧吊架数量）。
5、恒力弹簧支吊架的安装要求
恒力弹簧支吊架与可变弹支吊架一样，安装前也应加定位销，使其位置指示的指针指向规定的刻度。定位销应在水压试验等工作完成之后、装置开车升温之前拆除，以防止由于非工作工况造成的管道载荷骤增而引起的不利影响。
恒力弹簧支吊架一般都带有载荷调整装置，设计人员可根据现场的实际情况对吊架的承载进行调整。一般允许的调整范围为公称载荷的±(10％~15%)。
除了上面介绍的恒力弹簧吊架以外，其它行业有时还会用到其它型式的恒力支吊架，例如液压式、电动式和其它机械式恒力支吊架。机械式恒力支吊架以其结构简单、价格便宜而较常用。恒力弹簧支吊架是机械式中的一种。除此之外，工程上时常用到的其它机械式恒力支吊架尚有杠杆重锤式、滑轮重锤式等型式。这些机械式恒力支吊架虽各有特点，但它们与弹簧平衡式相比结构尺寸较大，故石油化工生产装置中仍以弹簧平衡式（即恒力弹簧支吊架）应用最多。
近几年来，国内出现了一种碟簧支吊架，它既具有恒力弹簧支吊架载荷变化率小（比恒力弹簧支吊架略大，但比可变弹簧支吊架要小很多）的特点，又具有可变弹簧支吊架结构尺寸小（甚至比同等使用条件的可变弹簧支吊架结构尺寸还小）、重量轻的特点，故很快在石油化工生产装置中得到了较多的应用。
思考题
1、支吊架选型的一般原则是什么？
2、常用的平（弯）管支托型式有哪些？应如何选用？
3、常用的管托型式有哪些？应如何选用？
4、常用的管卡型式有哪些？应如何选用？
5、常用的吊架型式有哪些？应如何选用？
6、常用的弹簧支吊架国家标准有哪些？
7、可变弹簧支吊架型号选用时的主要参数有哪些？应如何确定？
8、什么叫热态吊零和冷态吊零的载荷分配原则？
9、什么叫可变弹簧支吊架的载荷变化率？工程上对它有何要求？
10、可变弹簧支吊架串联或并联使用时应符合哪些要求？总刚度如何确定？
11、可变弹簧支吊架在安装时应注什么问题？
12、恒力弹簧支吊架的选用应符合什么原则？
13、什么叫恒力弹簧支吊架的恒定度？工程上对它有何要求？
14、恒力弹簧支吊架型号选用时的主要参数有哪些？应如何确定？
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…………………（f）
