機(jī)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(jī)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(shí),而抗震支吊架是如何起到抗震的作用的呢?
通過(guò)GB 50981-2014《建筑機(jī)電抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》,我們可以知道,抗震支吊架主要是通過(guò)抵抗水平地震力的功能來(lái)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(tīng)筆者慢慢道來(lái)。
1、地震是如何作用的,震動(dòng)如何對(duì)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?zhuān)覀兛梢缘弥?,地震是地殼釋放能量的過(guò)程中造成的振動(dòng),通過(guò)地震波對(duì)人類(lèi)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(jìn)波,使地面發(fā)生上下的震動(dòng),破壞性相對(duì)較弱。橫波屬于剪切波,使地面發(fā)生前后左右的抖動(dòng),破壞性較強(qiáng)。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(qiáng)。
注:以上圖片摘自網(wǎng)絡(luò)
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在機(jī)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(guò)其獨(dú)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(guò)抗震斜撐的加固,來(lái)起到抗震的作用。
正是由于抗震斜撐的存在,才能使得本來(lái)在水平方向上毫無(wú)束縛的管道支吊架系統(tǒng)能夠在地震發(fā)生時(shí)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(jiǎn)單的力學(xué)角度,我們可以對(duì)抗震斜撐做一個(gè)簡(jiǎn)單的拆解分析。
由上圖我們可以很明顯的看出,抗震斜撐對(duì)整體支架有一個(gè)斜向上的拉力作用,根據(jù)的力的分解原則,可以將這個(gè)斜向上的拉力分解成一個(gè)水平力Fx和一個(gè)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(shí)際中來(lái),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(wú)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(wú)序的不規(guī)則晃動(dòng),逐漸在結(jié)構(gòu)生根處或者連接節(jié)點(diǎn)處發(fā)生斷裂脫落,造成無(wú)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(diǎn)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(shí)存在一定的關(guān)系。
但是,有一點(diǎn)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(mǎn)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(mǎn)足功能需求。通俗的說(shuō),可以概括成:抗震斜撐上有重力作用,但是我們?cè)谶M(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算時(shí),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(huì)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(shí),提供一個(gè)類(lèi)似緩沖的功能,避免純剛性的連接可能會(huì)造成的拉斷。抗震連接構(gòu)件與混凝土建筑結(jié)構(gòu)連接的地方,一般采用后擴(kuò)底錨栓,這類(lèi)錨栓具備很好的錨固作用,比常規(guī)的膨脹螺栓連接強(qiáng)度更高。
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