引言

裝配式支吊架的結(jié)構(gòu)設(shè)計是確保其安全使用的關(guān)鍵。設(shè)計人員必須考慮各種復雜荷載作用,采用科學合理的設(shè)計方法,使其在規(guī)定年限內(nèi)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(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)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(cè)的不均勻沉降、防震縫兩側(cè)的相對位移以及振動等

– 地震作用

設(shè)計使用年限和極限狀態(tài)

裝配式支吊架的設(shè)計使用年限可以考慮設(shè)備管線的設(shè)計使用年限,民用建筑中一般為25年。設(shè)計需避免以下兩類極限狀態(tài):

– 承載力極限狀態(tài):例如構(gòu)件或連接的強度破壞、脆性斷裂，結(jié)構(gòu)或構(gòu)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(jié)構(gòu)構(gòu)件、非結(jié)構(gòu)構(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)計原則

 裝配式支吊架結(jié)構(gòu)設(shè)計應遵循以下原則:

– 采用概率論設(shè)計,評估構(gòu)件可靠度

– 符合建筑結(jié)構(gòu)及設(shè)備相關(guān)規(guī)范要求

– 考慮抗震設(shè)計規(guī)范,提高抗震性能

– 材料和構(gòu)件選用合理安全系數(shù)

進行結(jié)構(gòu)分析

常用的分析方法:

– 彈性分析法:裝配式支吊架大部分構(gòu)件為冷彎薄壁型鋼構(gòu)件，從安全及設(shè)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(jié)構(gòu)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(zhì)不一定 是完全的剛接或鉸接，支吊架結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)計 規(guī)范》和《GB/T 50018冷彎薄壁型鋼技術(shù)規(guī)程》的分析方法。

桿件和連接設(shè)計

– 桿件設(shè)計:裝配式支吊架結(jié)構(gòu)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(jié) 構(gòu)規(guī)范,進行強度和穩(wěn)定性計算

– 連接設(shè)計:現(xiàn)有兩本產(chǎn)品標準《GB/T 38053-2019裝配式支吊架通用技術(shù)要求》和《GB/T 37267-2018建筑抗震支吊架通用技術(shù)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(shè)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(jié)構(gòu)連接設(shè)計

– 混凝土結(jié)構(gòu):采用后錨固連接，參考《JGJ 145-2013 混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》

– 鋼結(jié)構(gòu):采用裝配式的鋼結(jié)構(gòu)連接件。鋼結(jié)構(gòu)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(jù)

其他特殊情況設(shè)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(gòu)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(jié)

裝配式支吊架的結(jié)構(gòu)設(shè)計必須全面、細致,確保其承載力和使用安全。設(shè)計時應采用科學方法,嚴格遵守相關(guān)規(guī)范。

常見問題

1. 裝配式支吊架的設(shè)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(shè)計依據(jù)是什么?

依靠大量試驗獲得設(shè)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(jié)構(gòu)分析方法有哪些?

彈性分析法、有限元分析法等。

4. 桿件設(shè)計應參考哪些規(guī)范?

應結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)規(guī)范,進行強度、穩(wěn)定性設(shè)計。