引言
裝配式支吊架的結構設計是確保其安全使用的關鍵。設計人員必須考慮各種復雜荷載作用,采用科學合理的設計方法,使其在規(guī)定年限內不發(fā)生極限狀態(tài)損壞。下面我們具體解析裝配式支吊架結構設計的全過程。
荷載確定
裝配式支吊架在使用中需承受各種荷載,確定荷載類型和大致數(shù)值是設計的第一步。主要考慮:
– 永久荷載:管線自重
– 可變荷載:施工荷載、雪載、風載等
– 管線荷載:管線熱脹冷縮導致的支座摩擦力、沉降縫兩側的不均勻沉降、防震縫兩側的相對位移以及振動等
– 地震作用
設計使用年限和極限狀態(tài)
裝配式支吊架的設計使用年限可以考慮設備管線的設計使用年限,民用建筑中一般為25年。設計需避免以下兩類極限狀態(tài):
– 承載力極限狀態(tài):例如構件或連接的強度破壞、脆性斷裂，結構或構件喪失穩(wěn)定性，幾何 不變體系變?yōu)闄C動體系、或不適于繼續(xù)承載的過度變形等;
– 正常使用極限狀態(tài):例如影響結構構件、非結構構件正常使用或外觀的變形、振動，影響 正常使用或耐久性能的局部損壞等；
結構設計原則
裝配式支吊架結構設計應遵循以下原則:
– 采用概率論設計,評估構件可靠度
– 符合建筑結構及設備相關規(guī)范要求
– 考慮抗震設計規(guī)范,提高抗震性能
– 材料和構件選用合理安全系數(shù)
進行結構分析
常用的分析方法:
– 彈性分析法:裝配式支吊架大部分構件為冷彎薄壁型鋼構件，從安全及設計便捷角度考慮， 采用一階或二階彈性分析方法是比較合理的
– 有限元分析:裝配式支吊架的型式相對而言較為復雜，可采用桿系模型對支吊架結構進行 有限元分析，可以得到準確的節(jié)點受力
– 連接節(jié)點視為鉸接:由于裝配式支吊架連接件的受力表現(xiàn)形式比較復雜，傳力性質不一定 是完全的剛接或鉸接，支吊架結構分析可多考慮桿件連接節(jié)點為鉸接，以 確保安全符合規(guī)范要求,確保安全。符合我國現(xiàn)行《GB 50017 鋼結構設計 規(guī)范》和《GB/T 50018冷彎薄壁型鋼技術規(guī)程》的分析方法。
桿件和連接設計
– 桿件設計:裝配式支吊架結構中單管式支吊架的吊桿、門式支吊架的橫梁和立柱參考鋼結 構規(guī)范,進行強度和穩(wěn)定性計算
– 連接設計:現(xiàn)有兩本產品標準《GB/T 38053-2019裝配式支吊架通用技術要求》和《GB/T 37267-2018建筑抗震支吊架通用技術條件》中給出了部分連接件或整體系統(tǒng) 的承載力測試方法和設計值確定方法。
例如：對于角連接件位于門式支吊架槽鋼上部和下部的情況，其承載力性能應通過如下圖所示的試驗進行測試
與主體結構連接設計
– 混凝土結構:采用后錨固連接，參考《JGJ 145-2013 混凝土結構后錨固技術規(guī)程》
– 鋼結構:采用裝配式的鋼結構連接件。鋼結構的連接件承載力，也應參考相應連接件實際的連接形式和試驗數(shù)據
其他特殊情況設計
對于重要管線或特殊環(huán)境,還需考慮:
– 采用更高承載力、剛度的構件
– 增加減震裝置,提高抗震性能
– 加強防腐、防火、防水處理
– 提高材料及連接強度等級
小結
裝配式支吊架的結構設計必須全面、細致,確保其承載力和使用安全。設計時應采用科學方法,嚴格遵守相關規(guī)范。
常見問題
1. 裝配式支吊架的設計使用年限通常是多少?
一般參考所支撐管線的使用年限,普通建筑多采用25年。
2. 連接節(jié)點的設計依據是什么?
依靠大量試驗獲得設計承載力值,然后除以安全系數(shù)。
3. 常見的裝配式支吊架結構分析方法有哪些?
彈性分析法、有限元分析法等。
4. 桿件設計應參考哪些規(guī)范?
應結合鋼結構相關規(guī)范,進行強度、穩(wěn)定性設計。
