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抗震支吊架系统作用的原理详解

2020-08-05

抗震支吊架系统作用的原理详解

 

众所周知,传统支吊架于机电系统起的作用为承重,究其原理便是重力作用向下的常识,而抗震支吊架是如何起到抗震的作用的呢?

 

通过GB 50981-2014《建筑机电抗震设计规范》,我们可以知道,抗震支吊架主要是通过抵抗水平地震力的功能来保证支吊架系统的安全性。

 

如何理解“抵抗水平地震力”?

 

1、地震是如何作用的,震动如何对建筑造成损害

 

首先,我们需要知道什么是地震。依据百度百科的解释,我们可以得知,地震是地壳释放能量的过程中造成的振动,通过地震波对人类的生活造成影响甚至破坏。

 

那么地震波又是什么呢?根据目前世界研究地震的水平,地震波可以分为纵波(P波)、横波(S波)、和面波(L波)三种形式。纵波属于推进波,使地面发生上下的震动,破坏性相对较弱。横波属于剪切波,使地面发生前后左右的抖动,破坏性较强。面波属于纵波和横波在地表相遇后激发产生的混合波,破坏性强。

 

在机电抗震领域,通俗的理解成:重力支吊架起到抵抗、缓解垂直地震力(即纵波)的作用。而抗震支吊架,通过其斜撑结构,大大的抵抗和缓解水平地震力(即横波)的作用。

 

2、抗震支吊架作用方式,抗震斜撑如何抵抗水平地震力

 

我们都知道,抗震支吊架是通过抗震斜撑的加固,来起到抗震的作用。

 

正是由于抗震斜撑的存在,才能使得本来在水平方向上毫无束缚的管道支吊架系统能够在地震发生时做到可靠,防止管道支吊架系统垮塌掉落,造成严重的次生灾害。

 

从简单的力学角度,我们可以对抗震斜撑做一个简单的拆解分析。

 

抗震斜撑对整体支架有一个斜向上的拉力作用,根据的力的分解原则,可以将这个斜向上的拉力分解成一个水平力Fx和一个垂直力Fy,水平力为水平地震作用的荷载效应值,垂直力为重力作用的荷载效应值。

 

 

 

应用到实际中来,抗震斜撑起到“抗震”的功能,也是按照上述原理。假如未设置抗震斜撑,使得管道支吊架系统在水平方向上毫无束缚,一旦发生地震,可以想象,整体支吊架系统产生无序的不规则晃动,逐渐在结构生根处或者连接节点处发生断裂脱落,造成无法挽回的损失。

 

3、斜撑的抗震作用与承载重力有否关系,斜撑上是否有重力作用

 

抗震斜撑在力学上,有重力荷载效应。当然,管道支吊架系统所承载的重力越大,抗震斜撑上承受的重力效应值也越大,所以斜撑的抗震作用与承载重力确实存在关系。

 

但是,有一点我们需要注意,抗震支吊架的功能性主要是“抗震”,而非“承载”。抗震支吊架安装的前提是,重力支吊架符合条件,能够满足垂直方向上所有管道及介质等因素的重力作用,即不考虑抗震支吊架上的重力作用也能满足功能需求。通俗的说,可以概括成:抗震斜撑上有重力作用,但是我们在进行设计和计算时,暂不考虑抗震支吊架的重力效应,即不考虑重力共架。(特例除外,某些空间狭小的地方可能会出现重力共架的情况。)

 

4、抗震连接件的功能性分析

 

抗震连接件一般有如下几种形式

 

由以上我们可以知道,抗震连接构件基本都是采用铰链形式,在地震发生时,提供一个类似缓冲的功能,避免纯刚性的连接可能会造成的拉断。

 

抗震连接构件与混凝土建筑结构连接的地方,一般采用后扩底锚栓,这类锚栓具备很好的锚固作用,比常规的膨胀螺栓连接强度更高。

 

建筑机电抗震系统的组成包括立管管束、钢梁及檩条夹钳、环状管吊、防震斜撑系统、防震钢吊件与支撑等等

 

锚固区基材表面应坚实、平整,不应有起砂、起壳、蜂窝、麻面、油活等影响锚固承载力的缺陷;

 

在锚固深度的范围内棍凝土强度等级应达到C30 或以上;

 

锚固操作应符合锚栓设计要求,钻孔前应用钢筋探测器检查,避免孔位遇到钢筋、线管等隐蔽物。

 

固定于钢柱及钢梁上的抗震支吊架,应采用专门的夹具进行连接。

 

安装后的全螺纹吊杆垂直度偏差不应大于4 度。

 

连接螺母与全螺纹吊杆和锚栓连接时,螺纹端头先按旋入深度划线,旋入深度均应达到45% 的连接螺母长度:

 

单管抗震支吊架斜撑与吊架的距离不得超过10cm;

 

管夹与管道连接处应设置防震绝缘胶垫,防止连接处产生电化学腐蚀,管夹与管道的连接应稳固:

 

螺杆螺母应按设计扭矩锁紧,防止松动。


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