关于抗震支吊架不同抗震斜撑的性能对比分析

湖北抗震支架厂家-武汉抗震支架厂家-襄阳抗震支架厂家-黄石抗震支架厂家-随州抗震支架厂家-孝感抗震支架厂家本文针对抗震支吊架中常见的四种抗震斜撑的荷载性能进行试验研究，发现各自存在的薄弱点并给出具体建议。在此基础之上进一步对四种抗震斜撑组件的循环加载性能进行试验研究，从受力方式合理性、承载力和位移方面进行分析，提出位移是保证抗震支吊架发挥其机电抗震功能的*重要因素，结论中给出在实际使用时优先选型的建议。

 引言 

地震由于难以预测，使它成为当今危害性*大的自然灾害之*，而中国是世界上地震灾害*严重的国家之*。建筑内部安装有大量风、电、水管道等机电设施，一旦遭遇地震，极有可能出现建筑内部管道损毁和坍塌，导致建筑功能受损和瘫痪，对内部人员的安全撤离造成阻碍，同时造成漏水、漏电、漏气的情况，衍生出严重的次生灾害。

抗震支吊架是针对地震横、纵波特性和消防、给排水、风管、电缆等建筑机电设施抗震需求而设计出的一种产品。抗震支吊架的应用使建筑机电设施与建筑结构得以加固连接，通过限制机电工程设施位移，控制设施振动，并将荷载传递*承载结构上，可在很大程度上保证建筑物消防、应急通讯、电力、燃气供应等重要机电设施的完整性及安全性，有助于减轻地震破坏，防止次生灾害，减少人员伤亡，降低经济损失。

抗震支吊架的核心部件之*是抗震斜撑，通常由抗震连接构件、C型槽钢和槽钢锁扣（需要时）组成。目前针对抗震斜撑的荷载性能的公开研究还比较少，东南大学罗干等对可调式较链的承载力性能进行了研究，别亦白2等对斜撑连接构件进行了拉伸破坏试验研究，但二者皆仅针对一种抗震斜撑进行了试验研究，没有对多种斜撑之间进行对比试验。

本文针对四种不同形式的抗震斜撑的荷载性能进行试验研究，在此基础上对在相同结构形式的情况下采用不同抗震斜撑的循环加载性能进行试验研究，并对其优缺点进行分析。

 实验 

1.1常见抗震连接构件形式

目前，在实际工程应用中较为常见的抗震连接构件形式主要有以下4种:抗震连接座A型、抗震连接座B型、直角式和较链式，配件为槽钢锁扣和C型槽钢，如图1所示。

1.2常见抗震斜撑组装方式

前述四种抗震连接构件与C型槽钢、槽钢锁扣（需要时)组成不同抗震斜撑，组装方式主要分为两种，较链式和直角式连接件通过槽钢锁扣的齿牙与C型槽钢的齿牙进行咬合连接，抗震连接座通过拧断螺栓对槽钢打孔咬合进行连接。

1.3抗震斜撑荷载试验

1.3.1试验方案

将上述四种抗震连接构件与相同的C型槽钢进行组装连接，组成四种不同的抗震斜撑（后文简称斜撑），分别是连接座A型斜撑、连接座B型斜撑、较链式斜撑、直角式斜撑（如图2所示）。C型槽钢和槽钢锁扣的齿牙深度为1.0mm，齿牙间距为2.5m m，抗震连接座A、B型所用拧断螺栓的拧断扭矩为4ON·m，其他安装扭矩为50N·m。

将上述四种斜撑安装在万*试验机上进行抗拉极限荷载测试，安装角度为45° ，极限载荷按照*小值、安全系数按照1.5计算，得出额定载荷。按照额定载荷值所对应GB/T37267中循环加载试验的初始力值进行循环加载试验，*终按照循环加载试验结束时达到的力值及位移对以上四种斜撑进行评判。

1.3.2抗震斜撑荷载试验

4种斜撑的荷载试验数据如表1所示。

表1不同斜撑荷载试验值

(1）连接座A型斜撑

连接座A型斜撑抗拉极限载荷*小值为12.12kN，*大值为19.87kN，额定载荷为8.08kN。其中力值较小的2组样品破坏特征为槽钢与连接座产生滑移，槽钢上有明显划痕，二者极限载荷曲线基本一致;力值*大的一组样品破坏特征为槽钢与连接座产生滑移且二者咬合连接处懵钢被撕裂破坏。出现上述两种情况的原因是拧断螺栓的拧断扭矩不均衡，试样组装过程中发现螺栓扭矩达不到40N·m就拧断了。由此可见，连接座A型的荷载性能主要取决于拧断螺栓的质量。拧断螺栓能达到设计扭矩时，螺栓可顶破槽钢，从而实现连接座A型与槽钢的良好咬合，该类型斜撑的荷载性能可达到20kN。当拧断螺栓质量较差时，螺栓无法安装*设计扭矩，螺栓无法顶破槽钢，所以连接座A型与槽钢的咬合效果不佳，受到拉力荷载作用时容易出现滑移，荷载性能大打折扣。

图3连接座A型斜撑试验照片及极限荷载曲线

(2）连接座B型斜撑

连接座B型斜撑抗拉极限载荷*小值为12.66kN，*大值为16.53kN，额定载荷为8.44kN。三组试样的破坏特征均为槽钢与连接座产生滑移，槽钢上有明显划痕，三者的破坏荷载曲线基本一致。出现这种情况的原因与前述抗震连接座A型的第二种情况一样，即拧断螺栓的实际安装扭矩达不到设计值，连接座无法与槽钢实现良好咬合。

图4连接座B型斜撑试验照片及极限荷载曲线

(3）较链式斜撑

较链式斜撑的极限荷载*大值为17.63k1I，*小值为12.97kI，额定载荷为8.65kN。3组试验中，斜撑的破坏形式均为槽钢锁扣与槽钢发生滑移，槽钢齿牙破坏。此种斜撑的薄弱点主要在于槽钢齿牙及槽钢锁扣齿牙的硬度，二者之中硬度较小的一方往往为破坏点。一般地，C型槽钢的齿牙不易进行硬化处理，所以硬度基本相近，而槽钢锁扣齿牙相对容易进行表明硬化处理。因此，槽钢锁扣齿牙的硬度对较链式斜撑的荷载性能具有重要影响。由试验数据可以看出，较链式连接件的荷载值较小时与两种连接座在拧断螺栓与槽钢咬合效果不佳时的荷载值基本相同;荷载值较大时比连接座与槽钢咬合良好时的力值略小。

图5饺链式斜撑试验照片及极限荷载曲线

(4）直角式斜撑

直角式斜撑极限荷载*大值为14.95kN，*小值为13.01kN，额定载荷为8.67k。3组试验数据变化范围很小，破坏特征均为直角连接处撕裂破坏，而槽钢锁扣未发生滑移。由此可以看出，槽钢锁扣的滑移极限值大于15kN，槽钢锁扣与槽钢齿牙实现良好咬合，直角连接处为此种斜撑的薄弱点，建议连接件的直角部分加厚处理。

图6直角式斜撑试验照片及极限荷载曲线

1.4循环加载试验

按照GB/T37267中循环加载性能试验的规定，单套组件承受荷载能力大于2.25kN时，测试时施加的初始荷载为9kN。本试验中每套组件包含2根表1中不同形式的斜撑，1根加固吊杆和1个U型管夹，共安装4套样品。如表1所示，所有斜撑类型的额定载荷均大于2.25kN，因此上述所有类型的斜撑组件循环加载试验的初始力值均为9kN。

表2不同类型斜撑抗震支架组件循环加载试验结果

循环加载试验结果和循环加载曲线分别见表⒉和图7。由表2可以看出，初始力值为9kN时，抗震支架组件中斜撑类型为连接座A型、B型和直角式均完成5次循环，而饺链式则仅达到51次循环即发生破坏。按照循环次数换算成力值，再除以斜撑总数8根，得到单根斜撑力值，连接座A型、B型斜撑和直角式斜撑的单根斜撑力值均为4.47kN，较链式斜撑单根斜撑力值为3.89kN ，说明支架组件中连接座式和直角式优于较链式。从位移上看，连接座A型斜撑*优，其次是连接座B型斜撑，直角式斜撑较大，较链式*大。出现以上情况的主要原因在于斜撑受力方式不同。

(a)55次循环加载力值曲线

(b)51次循环加载力值曲线

图7循环加载力值曲线

由图8可以看出，两种连接座式斜撑的四个受力点均在一条直线上，力的传递路径短、力值损失小、传递效率高，但连接座B型较A型多一段延伸板，存在受力变形的风险;直角式斜撑的受力点基本在一条直线上但两端略有偏离;较链式斜撑的受力点在3条直线上，力的传递路径长、力值损失大、传递效率低，破坏易发生在力传递的转向处，即较链处。因此，从受力方式和循环加载试验结果来看，连接座式斜撑*优，其次是直角式斜撑，饺链式斜撑*差。

但在实际使用时除了考虑抗震支吊架的结构性能，即在地震来临时保证建筑机电管线不掉落，避免砸伤人，还应当考虑其功能性。所谓抗震支吊架的功能性，即在地震时保证给水排水、供暖、通风、空调、燃气、热力、电力、通讯、消防等众多建筑机电管线不发生大的位移，避免管线的破裂所引发的漏水、漏电、漏气、通风功能不良、通讯中断、消防功能丧失等次生灾害对人民生命和财产造成更严重的损失。因此，应当将位移作为主要因素、承载力作为第二因素对抗震斜撑组件进行考量。综合表2中的位移和单斜撑力值来看，连接座A型斜撑*优，连接座B型斜撑次之，直角式斜撑在同等力值情况下位移较大，建议使用在设计力值稍低的场景，较链式斜撑*差，应当使用在设计力值低、抗震设防烈度低的场景或不使用较链式。

(a)连接座A型斜撑受力路径

(b)连接座B型斜撑受力路径

(c)直角式斜撑受力路径

(d)饺链式斜撑受力路径

图8不同斜撑受力路径图

 结语 

从四种斜撑的极限承载力*小值来看，直角式和饺链式*大，两种连接座式较小，且其中直角式承载力*稳定。

通过极限承载力试验发现不同斜撑各自存在的薄弱部分:

(1）连接座式斜撑的拧断螺栓达不到设计扭矩的情况较严重，生产商应加强对拧断螺栓品质的提升和监测，当拧断螺栓能达到设计扭矩时连接座式斜撑的极限承载力可大幅提升;

(2）直角式斜撑的直角连接部分易被撕裂破坏，建议直角连接部分加厚处理;

(3）绞链式斜撑应重点提升槽钢锁扣的齿牙硬度。

承载力极限仅仅表明抗震支吊架的结构性能，即建筑机电管线不掉落这一基本要求，而要想让抗震支吊架真正发挥机电抗震的作用，还必须同时保证将机电管线位移限制在一定范围内，才能避免各种管线的破裂、损坏，从而规避地震引发的次生灾害。因此，循环加载试验中位移是评价抗震支吊架功能性*重要的因素。从循环加载试验结果来看，综合考虑斜撑受力方式、承载力和位移，连接座A型斜撑受力方式*优、承载力较大、位移*小，连接座B型斜撑仅次于前者，这两种适用于设计力值要求较大的场景；直角式斜撑受力方式比连接座式稍差，在同等承载力的情况下位移较大，建议使用在中等力值要求的场景；较链式斜撑受力方式不合理、承载力小、位移大，建议使用在较低力值要求的场景或者不使用饺链式。湖北协力得抗震支架致力于机电管线抗震支架生产安装服务，可直接电话联系我们！湖北抗震支架厂家-武汉抗震支架厂家-襄阳抗震支架厂家-湖北协力得工程科技有限公司