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      抗震支吊架系統作用的原理詳解

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      抗震支吊架系統作用的原理詳解

      • 分類:公司新聞
      • 作者:
      • 來源:
      • 發布時間:2020-03-30 15:01
      • 訪問量:

      【概要描述】抗震支吊架是如何起到抗震的作用的呢?

      抗震支吊架系統作用的原理詳解

      【概要描述】抗震支吊架是如何起到抗震的作用的呢?

      • 分類:公司新聞
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        眾所周知,傳統支吊架于機電系統起的作用為承重,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《建筑機電抗震設計規范》,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。

      抗震支吊架系統作用的原理詳解

        那么地震波又是什么呢?根據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??v波屬于推進波,使地面發生上下的震動,破壞性相對較弱。橫波屬于剪切波,使地面發生前后左右的抖動,破壞性較強。面波屬于縱波和橫波在地表相遇后激發產生的混合波,破壞性最強。

        在機電抗震領域,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構,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能夠在地震發生時做到安全可靠,防止管道支吊架系統垮塌掉落,造成嚴重的次生災害。

        從簡單的力學角度,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值,垂直力為重力作用的荷載效應值。

        應用到實際中來,抗震斜撐起到“抗震”的功能,也是按照上述原理。假如未設置抗震斜撐,使得管道支吊架系統在水平方向上毫無束縛,一旦發生地震,可以想象,整體支吊架系統產生無序的不規則晃動,逐漸在結構生根處或者連接節點處發生斷裂脫落,造成無法挽回的損失。

      抗震支吊架系統作用的原理詳解

        3、斜撐的抗震作用與承載重力有否關系,斜撐上是否有重力作用

        由第2點我們可以知道,抗震斜撐在力學上,有一定的重力荷載效應。當然,管道支吊架系統所承載的重力越大,抗震斜撐上承受的重力效應值也越大,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,但是我們在進行設計和計算時,暫不考慮抗震支吊架的重力效應,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

      抗震支吊架系統作用的原理詳解

        由以上我們可以知道,抗震連接構件基本都是采用鉸鏈形式,在地震發生時,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。

        抗震連接構件與混凝土建筑結構連接的地方,一般采用后擴底錨栓,這類錨栓具備很好的錨固作用,比常規的膨脹螺栓連接強度更高。

        建筑機電抗震系統的組成包括立管管束、鋼梁及檁條夾鉗、環狀管吊、防震斜撐系統、防震鋼吊件與支撐等等

        錨固區基材表面應堅實、平整,不應有起砂、起殼、蜂窩、麻面、油活等影響錨固承載力的缺陷;

        在錨固深度的范圍內棍凝土強度等級應達到C30 或以上;

        錨固操作應符合錨栓設計要求,鉆孔前應用鋼筋探測器檢查,避免孔位遇到鋼筋、線管等隱蔽物。

        固定于鋼柱及鋼梁上的抗震支吊架,應采用專門的夾具進行連接。

        安裝后的全螺紋吊桿垂直度偏差不應大于4 度。

        連接螺母與全螺紋吊桿和錨栓連接時,螺紋端頭先按旋入深度劃線,旋入深度均應達到45% 的連接螺母長度:

        單管抗震支吊架斜撐與吊架的距離不得超過10cm;

        管夾與管道連接處應設置防震絕緣膠墊,防止連接處產生電化學腐蝕,管夾與管道的連接應穩固:

        螺桿螺母應按設計扭矩鎖緊,防止松動。

        抗震支架設計流程:

        裝配式/成品支架系統是以工廠預制零部件在工地現場進行組裝的支架產品,采用標準連接件與標準槽鋼,如下圖示:

      抗震支吊架系統作用的原理詳解

        裝配式/成品支架產品以及配套錨栓產品的驗收、質量應滿足(不限于)如下標準和國家現行規范標準的要求:

        GB50011-2010《建筑抗震設計規范》

        GB50981-2014《建筑機電工程抗震設計規范》

        GB50242-2002《建筑給排水及采暖工程施工質量驗收規范》

        GB50234-2002《通風與空調工程質量驗收規范》

        《自動噴水滅火系統施工及驗收規范》GB50261-2005

        《建筑電氣工程施工質量驗收規范》GB50303-2002

        《03S402室內管道支架及吊架》

        注:以上規范要求已有更新。

        抗震支架規范:

        GB50011-2010:

        1.0.2條 抗震設防烈度為6度及以上地區的建筑,必須進行抗震設計。

        3.7.1條 非結構構件,包括建筑非結構構件和建筑附屬機電設備,自身及其與結構主體的連接,應進行抗震設計。

        第13章 非結構構件抗震設計的計算與抗震措施。

        GB50981-2014:

        1.0.4條 抗震設防烈度為6度及6度以上地區的建筑機電工程必須進行抗震設計。

        5.1.4條 防排煙風道、事故通風風道及相關設備應采用抗震支吊架。

        7.4.6條 設在建筑物屋頂上的共用天線應采用防止因地震導致設備或部件損壞后墜落傷人的安全防護措施。

        GB50981-2014規定了需進行抗震支吊架的設置范圍:

        懸吊管道中重力大于1.8kN的空調機組、風機等設備;

        DN25以上的燃氣管道;

        DN65以上的生活給水、消防管道、柔性連接的質量為9kg~25kg的管道附件以及剛性連接的質量大于25kg以上管道附件;

        矩形截面面積大于等于0.38m2和圓形直徑大于等于0.7m的風管系統;

        對于內徑大于等于60mm的電氣配管及重力大于等于150N/m的電纜梯架電纜槽盒、母線槽;

        所有規格的防排煙風道及事故通風風道及其設備。

        管線的選?。?/p>

        給水排水及消防、供暖、通風、空調、燃氣、熱力、電力、通訊;

        按不同系統管道規格或重量進行選??;

        可單管設置,也可設置多管共架綜合抗震支架;

        在規范41頁的條文說明:

        懸吊管道中重力大于1.8KN的設備;

        DN65以上的生活給水、消防管道系統;(針對水管)

        矩形截面面積大于等于0.38平米和圓形直徑大于等于0.7m的風管系統;

        對于內徑大于等于60mm的電氣配管;

        重力大于等于150N/m的電纜梯架、電纜槽盒、母線槽;

        內徑大于等于25mm燃氣管道;

        支架布置及相關要求:

        抗震支吊架的最大間距 表8.2.3

        改建工程最大抗震加固間距為上表數值的一半;

        注:這個表格是抗震支架平面布置圖的設計基本依據,也是規范中關于抗震支架設計的核心內容。

        可解讀為:

        抗震支架設置間距不一定是管線種類的最大間距;

        間距與地震作用大小有關,當αEK大于1.0時,支架需加密;

        與斜撐角度有關,當斜撐豎向夾角小于45度,支架需加密;

        3.4.2 當計算兩個連接在一起、抗震措施要求不同的機電設備時,應按較高要求進行抗震設計。建筑機電設備連接損壞時,不應引起與之相連的有較高要求的附屬機電設備失效。

        注:比較好理解,綜合抗震支架按較高標準的的管線進行計算設防。

        抗震支吊架布置原則:

        8.3.1 每段水平直管道應在兩端設置側向抗震支吊架。

        8.3.2 當兩個側向抗震支吊架間距超過最大設計間距時,應在中間增設側向抗震支吊架。

        8.3.3每段水平直管道應至少設置一個縱向抗震支吊架,當兩個縱向抗震支吊架距離超過最大設計間距時,應按本規范第8.2.3條要求間距依次增設縱向抗震支吊架。

        8.3.5剛性連接的水平管道,兩個相鄰的抗震支吊架間允許縱向偏移值。應符合下列規定:

        1 水管及電線套管不得超過最大側向支吊架間距的1/16;

        2 風管、電纜梯架、電纜托盤和電纜槽盒不得超過其寬度的兩倍。

        舉例:最大偏移量計算12/16=0.75米,這個條件很苛刻。

        8.3.6 水平管道應在離轉彎處0.6m范圍內設置側向抗震支吊架;若斜撐直接作用于管道,其可作為另一側管道的縱向抗震支吊架;距下一縱向抗震支吊架間距應按下式計算:

        式中:L為距下一縱向抗震支吊架間距(m);L1為縱向抗震支吊架間距(m);L2為側向抗震支吊架間距(m)。

        舉例:L1=24米,L2=12,則:計算L=18.6米

        8.3.7 水平管線通過垂直管線與地面設備連接時,管線與設備之間采用柔性連接。水平管線距垂直管線600mm范圍內設置側向支撐。垂直管線底部距地面大于0.15m應設置抗震支撐。

        3.4.4 建筑機電工程的地震作用計算方法,應符合下列要求:

        各構件和部件的地震力應施加于其重心,水平地震力應沿任一水平方向;

        建筑機電工程自身重力產生的地震作用可采用等效側力法計算;對支承于不同樓層或防震縫兩側的建筑機電工程,除自身重力產生的地震作用外,尚應同時計算地震時支承點之間相對位移產生的作用效應;

        建筑機電設備(含支架)的體系自振周期大于0.1s且其重力超過所在樓層重力的1%,或建筑機電設備的重力超過所在樓層重力的10%時,宜進入整體結構模型進行抗震計算,也可采用樓面反應譜方法計算。其中,與樓蓋非彈性連接的設備,可直接將設備與樓蓋作為一個質點計入整個結構的分析中得到設備所受的地震作用。

        采用等效側力法計算是一種簡單可行的方法。

        采用等效側力法時,水平地震作用標準值按下列公式計算:

        F=γηζ1ζ2αmaxG (3.4.5)

        F:沿最不利方向施加于機電工程設施重心處的水平地震作用標準值;

        γ:非結構構件功能系數,按本規范3.4.1 條執行;

        η:非結構構件類別系數,按本規范3.4.1 條執行;

        ζ1:狀態系數;對支承點低于質心的任何設備和柔性體系宜取2.0,其余情況可取1.0;(此處:吊架應該都取1.0)

        ζ2:位置系數,建筑的頂點宜取2.0,底部宜取1.0,沿高度線性分布;(建筑地下室應該取1.0)

        αmax:地震影響系數最大值;可按本規范第3.3.5條中多遇地震的規定采用;

        G:區段管線重量:1)應包括管道及其中額定負載介質的重力,2)計入支管重量;

        水平地震力綜合系數:αEk=γηζ1ζ2αmax

        注:抗震支吊架要求計算的αEk不小于0.5。

        3.5.1 建筑機電工程設施工程的地震作用效應(包括自身重力產生的效應和支座相對位移產生的效應)和其他荷載效應的基本組合,應按下列計算 S=γGSGE+γEhSEhk (3.5.1)

        S:機電工程設施或構件內力組合的設計值,包括組合的彎矩、軸向力和剪力設計值;

        γG:重力荷載分項系數,一般情況應采用1.2;

        γEh:為水平地震作用分項系數,取1.3;

        Senk:水平地震作用標準值的效應。

        注:在抗震支架計算時一般只需考慮水平地震作用。

        10.2.2 機電工程設施構件抗震驗算時,磨擦力不得作為抵抗地震作用的抗力;承載力抗震調整系數,可采用1.0,并應滿足下式要求:S≤R(R為構件承載力設計值)

        注:抗震支架承載力大于管線的地震作用。

        桿件受力:水平力方向造成的兩種桿件受力狀態。

        桿件受力由連接配件,立桿及斜撐,錨栓共同傳遞給結構;

        支架設計應確保連接(配件及支撐等)。

        地震力作用下的強度驗算

        斜撐及抗震連接構件的強度驗算(受壓校核和配件強度);

        吊桿的強度驗算;

        各錨固體的強度驗算,包括斜撐錨栓、吊桿錨栓等;

        管束的強度驗算;

        支架構造規定:

        8.3.4 抗震支吊架的斜撐與吊架的距離不得超過0.1m;

        8.3.11 側向、縱向抗震支吊架的斜撐安裝,垂直角度宜為45°,且不得小于30°;

        3.1.8 穿過隔震層的建筑機電工程管道應采用柔性連接或其他有效措施,并應在隔震層兩側設置抗震支架。

        8.3.13 沿墻敷設的管道當設有入墻的托架、支架且管卡能緊固管道四周時,可作為一個側向抗震支吊架。

        8.3.14單管(桿)抗震支吊架的設置應符合下列要求:

        1)連接立管的水平管道應在靠近立管0.6m范圍內設置第一個抗震吊架;

        2)當立管長度超過1.8m時應在其頂部及底部設置四向抗震支吊架,當長度大于7.6m時應在中間加設抗震支吊架;

        3)當立管通過套管穿越結構樓層時,套管可限制管道水平移動,可作為水平方向四向抗震支撐使用;

        4)當管道中安裝的附件自身質量超過25kg時,應設置側向及縱向抗震支吊架;

        8.3.12 抗震吊架斜撐安裝不應偏離其中心線2.5°;

        8.3.9 不得將抗震支架安裝在非結構主體部位,如輕質隔墻等;

        8.3.15門型抗震支吊架的設置應符合下列要求:

        1)門型抗震支吊架應有一個側向抗震支吊架或兩個縱向抗震支吊架;

        2)同一承重吊架懸掛多層門型吊架,應對承重吊架分別獨立加固并設置抗震斜撐;

        3)門型抗震支吊架側向及縱向斜撐應安裝在上層橫梁或承重吊架連接處;

        4)當管道上的附件質量超過25kg且與管道采用剛性連接時,或附件質量為9kg~25kg且與管道采用柔性連接時,應設置側向及縱向抗震支吊架;

        GB-50981-2014 建筑機電工程抗震設計規范中

        8.1.2條規定:組成抗震支吊架的所有構件應采用成品構件,連接緊固件的構造應便于安裝。

        第3.5.2條規定:建筑機電工程設施構建抗震驗算

        JGJ339-2015 非結構構件抗震設計規范中第3.3.2條

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      錦州華能焊管有限公司
      錦州華能焊管有限公司是中外合資企業,公司坐落于渤海之濱風景秀麗的錦州市經濟技術開發區,毗鄰旅游勝地筆架山,地理位置優越;南有錦州港,北有京沈高速公路、102國道、錦州火車站和錦州火車南站等。新建的渤海大道更是大大縮短了開發區與錦州市區、高速公路、火車站的距離,開發區便捷的交通網絡、完善的基礎配套設施,為企業的發展提供了有利的條件。 成立于2000年,總投資1億元,占地6萬平方米,生產車間廠房2萬平方米,綜合辦公樓5000平方米,生活設施2000平方米;公司擁有員工200余人,其中工程技術人員30余人,公司專業生產工業用不銹鋼焊管,企業學術帶頭人(總工程師)是不銹鋼焊管領域的國內知名專家。錦州華能焊管有限公司現擁有固定資產10000多萬元,具有全數字式自動化控制的電力、石化、汽車、儀表等工業用不銹鋼焊管生產線10條;年生產能力5000余噸。公司擁有完善的產品檢測儀器和各種專用機械設備。產品生產可采用美國標準(ASTM)、日本標準(JIS)、德國標準(DIN)和國家標準(GB); 并已通過了ISO9001:2000質量認證。產品獲得國家“實用新型專利”11項,獲得國家頒發的壓力管道“特種設備許可證”,還先后獲得省市“明星企業”及“名牌產品”稱號。 錦州華能焊管有限公司是集科研、設計開發、生產銷售于一體的綜合性企業,主要產品包含四大類的不銹鋼焊管; 電力行業:Φ15-Φ32mm)*0.5-2.0(mm)不銹鋼U型焊管、Φ12-Φ32(mm)*0.5-2.0(mm)不銹鋼直管; 石化行業:Φ12~Φ32(mm)*0.5-2.0(mm)不銹鋼焊接盤管,其無損可達到幾百米/上千米; 儀器/儀表行業:Φ1-Φ2(mm)*0.2-0.5(mm)不銹鋼毛細管、Φ3-Φ10(mm)0.25-0.35(mm) 一直服務于電力系統、石化系統,是國內主要不銹鋼焊管供應商,產品主要為哈爾濱汽輪機輔機廠、上海電氣電站設備有限公司、東方汽輪機廠、北京重型汽輪電機有限責任公司、青島捷能汽輪機集團股份有限公司、杭州福斯達、武漢東海石化重型、開封空分集團、開封東京集團、開封黃河空分配套供貨;還通過世界500強企業(大連林德工程公司)產品質量審核并成為供應商。公司一直是以"科學管理、質量第一、顧客至上、誠信服務"為經營理念,堅持以"科技領先、以人為本、質量創優、不斷進步"的發展戰略,嚴格貫徹ISO9001、TS16949質量體系認證標準,為客戶提供優質服務。公司擁有良好的企業信譽與銀行資信信譽,企業信用等級為AAA級。我們要努力打造"國際一流"產品,為成為國際一流的焊管制造企業共同創造美好的未來。
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