機電抗震支吊架系統(tǒng)安裝作用原理淺析
眾所周知,傳統(tǒng)支吊架于機電系統(tǒng)起的作用為承重,究其原理便是重力作用向下的常識,而抗震支吊架是如何起到抗震的作用的呢?
通過GB 50981-2014《建筑機電抗震設(shè)計規(guī)范》,我們可以知道,抗震支吊架主要是通過抵抗水平地震力的功能來保證支吊架系統(tǒng)的安全性。
如何理解“抵抗水平地震力”?且聽筆者慢慢道來。
1、地震是如何作用的,震動如何對建筑造成損害
首先,我們需要知道什么是地震。依據(jù)百度百科的解釋,我們可以得知,地震是地殼釋放能量的過程中造成的振動,通過地震波對人類的生活造成影響甚至破壞。
那么地震波又是什么呢?根據(jù)目前世界研究地震的水平,地震波可以分為縱波(P波)、橫波(S波)、和面波(L波)三種形式。縱波屬于推進波,使地面發(fā)生上下的震動,破壞性相對較弱。橫波屬于剪切波,使地面發(fā)生前后左右的抖動,破壞性較強。面波屬于縱波和橫波在地表相遇后激發(fā)產(chǎn)生的混合波,破壞性最強。
注:以上圖片摘自網(wǎng)絡(luò)
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在機電抗震領(lǐng)域,通俗的理解成:重力支吊架起到抵抗、緩解垂直地震力(即縱波)的作用。而抗震支吊架,通過其獨特的斜撐結(jié)構(gòu),大大的抵抗和緩解水平地震力(即橫波)的作用。
2、抗震支吊架作用方式,抗震斜撐如何抵抗水平地震力
我們都知道,抗震支吊架是通過抗震斜撐的加固,來起到抗震的作用。
正是由于抗震斜撐的存在,才能使得本來在水平方向上毫無束縛的管道支吊架系統(tǒng)能夠在地震發(fā)生時做到安全可靠,防止管道支吊架系統(tǒng)垮塌掉落,造成嚴(yán)重的次生災(zāi)害。
從簡單的力學(xué)角度,我們可以對抗震斜撐做一個簡單的拆解分析。
由上圖我們可以很明顯的看出,抗震斜撐對整體支架有一個斜向上的拉力作用,根據(jù)的力的分解原則,可以將這個斜向上的拉力分解成一個水平力Fx和一個垂直力Fy,水平力為水平地震作用的荷載效應(yīng)值,垂直力為重力作用的荷載效應(yīng)值。
應(yīng)用到實際中來,抗震斜撐起到“抗震”的功能,也是按照上述原理。假如未設(shè)置抗震斜撐,使得管道支吊架系統(tǒng)在水平方向上毫無束縛,一旦發(fā)生地震,可以想象,整體支吊架系統(tǒng)產(chǎn)生無序的不規(guī)則晃動,逐漸在結(jié)構(gòu)生根處或者連接節(jié)點處發(fā)生斷裂脫落,造成無法挽回的損失。
3、斜撐的抗震作用與承載重力有否關(guān)系,斜撐上是否有重力作用
由第2點我們可以知道,抗震斜撐在力學(xué)上,有一定的重力荷載效應(yīng)。當(dāng)然,管道支吊架系統(tǒng)所承載的重力越大,抗震斜撐上承受的重力效應(yīng)值也越大,所以斜撐的抗震作用與承載重力確實存在一定的關(guān)系。
但是,有一點我們需要注意,抗震支吊架的功能性主要是“抗震”,而非“承載”??拐鹬У跫馨惭b的前提是,重力支吊架必須符合條件,能夠滿足垂直方向上所有管道及介質(zhì)等因素的重力作用,即不考慮抗震支吊架上的重力作用也能滿足功能需求。通俗的說,可以概括成:抗震斜撐上有重力作用,但是我們在進行設(shè)計和計算時,暫不考慮抗震支吊架的重力效應(yīng),即不考慮重力共架。(特例除外,某些空間狹小的地方可能會出現(xiàn)重力共架的情況。)
4、抗震連接件的功能性分析
抗震連接件一般有如下幾種形式
由以上我們可以知道,抗震連接構(gòu)件基本都是采用鉸鏈形式,在地震發(fā)生時,提供一個類似緩沖的功能,避免純剛性的連接可能會造成的拉斷??拐疬B接構(gòu)件與混凝土建筑結(jié)構(gòu)連接的地方,一般采用后擴底錨栓,這類錨栓具備很好的錨固作用,比常規(guī)的膨脹螺栓連接強度更高。
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