CN108204886B - 抗震支吊架抗震性能的现场检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗震支吊架抗震性能的现场检测方法，包括以下步骤：在抗震支吊架的斜撑上安装加速度传感器测量抗震支吊架的基本自振周期；在抗震支吊架上悬挂一重物，再测量一次基本自振周期；计算所支撑管道的质量和支吊架的抗侧刚度；根据所支撑管道的质量计算额定负荷时的管道最大质量；抗震支吊架杆件和节点的抗震验算。本发明能够在抗震支吊架现场施工安装后快速检测其抗震性能是否满足抗震设计要求，解决了观察和尺量检查无法检测抗震支吊架抗震性能的问题，不仅能够方便快捷地进行检测工作，而且能适应多种测试情况。
Description
技术领域
本发明涉及建筑领域，尤其涉及一种土木工程中抗震支吊架抗震性能的现场检测方法。
背景技术
2015年8月1日起国家开始批准实施《建筑机电工程抗震设计规范》(GB 50981-2014)，其中，抗震支吊架的抗震设计是规范重要内容之一。抗震支吊架在地震中能对水管、风管等各类建筑机电工程设施给予可靠的保护，承受来自任意水平方向的地震作用。然而，抗震支吊架施工安装完成后如何检测其抗震性能满足规范设计要求，目前缺乏有效的技术手段。《抗震支吊架安装及验收规程》(CECS 420：2015)中规定的观察和尺量检查只能进行外观和几何尺寸的检测，无法检测抗震支吊架的抗震性能。此外，发明专利“一种抗震支吊架抗震性能的检测方法及设备”(授权号201410373187.X)只能进行抗震支吊架组件抗震性能的室内检测试验，而且其抗震支吊架的测试工况与实际安装情况相差较大，无法用于施工现场安装的抗震支吊架的抗震性能检测。
为此，建立抗震支吊架抗震性能的现场检测方法是保障抗震支吊架抗震安全性的关键研究内容。为此，重点需要解决两个问题。首先，需要研究如何准确获取施工现场安装的抗震支吊架的抗震设计参数，包括抗震设计用的管道的质量和抗震支吊架的抗侧刚度。特别是《建筑机电工程抗震设计规范》(GB 50981-2014)规定，抗震设计时应采用管道额定负荷时的质量进行抗震设计。因此，如何通过施工现场安装的抗震支吊架的检测获取这些抗震设计参数是抗震支吊架抗震性能评定的基础。其次，《建筑机电工程抗震设计规范》(GB50981-2014)采用等效侧力法作为抗震支吊架地震作用的基本计算方法。该方法计算简便，然而，等效侧力法计算的地震作用偏大，抗震设计过于保守。另一方面，时程分析法作为地震作用计算方法较为准确，但是计算复杂，工作量较大。因此，如何将等效侧力法和时程分析法相结合建立简便、准确的抗震性能评定方法是第二个需要研究的问题。解决上述两个问题，就可以建立抗震支吊架抗震性能的现场检测方法。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种对抗震支吊架抗震性能进行现场检测方法，该方法能够在抗震支吊架现场施工安装后快速检测其抗震性能是否满足抗震设计要求，具有便捷性、实时性、准确性等优点。
为实现对抗震支吊架抗震性能进行现场检测目的，本发明采取的技术方案为：
一种抗震支吊架抗震性能的现场检测方法，包括以下步骤：
步骤1、在抗震支吊架的斜撑上安装加速度传感器测量抗震支吊架的基本自振周期T1；
步骤2、在抗震支吊架上悬挂一重物，再测量一次基本自振周期T2；
步骤3、计算抗震支吊架所支撑管道的质量M和抗震支吊架的抗侧刚度K；
步骤4、根据抗震支吊架所支撑管道的质量M计算额定负荷时的管道最大质量Mmax；
步骤5、抗震支吊架杆件和节点的抗震验算。
进一步的，步骤1中加速度传感器安装在抗震支吊架斜撑的中部位置，用以采集加速度响应数据，进而采用峰值法[1]计算抗震支吊架的基本自振周期T1。
进一步的，步骤2中在抗震支吊架上悬挂的重物质量为m，再一次采集加速度响应数据，采用峰值法[1]计算悬挂重物后抗震支吊架的自振周期T2。
进一步的，步骤3中抗震支吊架所支撑管道的质量M和抗震支吊架的抗侧刚度K分别为
和
进一步的，步骤4中，首先根据步骤3计算得到的所支撑管道的质量M、管道自身质量的线密度ρ0和现场检测时管道的负荷线密度ρ1计算抗震支吊架所支撑管道的长度L＝M/(ρ0+ρ1)，进而根据管道的额定负荷线密度ρ2计算额定负荷时的管道最大质量Mmax＝(ρ0+ρ2)L。
进一步的，步骤5中先采用等效侧力法[2]进行抗震验算，抗震验算通过，则判定抗震支吊架的抗震性能检测合格；如果抗震验算不通过，则进一步采用时程分析法[3]抗震验算，时程分析法抗震验算通过，则判定抗震支吊架的抗震性能检测合格，时程分析法抗震验算不通过，则判定抗震支吊架的抗震性能检测不合格。
进一步的，等效侧力法进行抗震验算的具体计算方法为：计算抗震支吊架的重力荷载G＝Mmaxg，由《建筑机电工程抗震设计规范》[2]中3.4.5式F＝γηξ1ξ2αmaxG计算水平地震作用F并进行抗震支吊架杆件和节点的抗震验算。
进一步的，时程分析法进行抗震验算的具体计算方法为：建立建筑结构-抗震支吊架的耦合动力分析模型，分析模型中抗震支吊架的计算质量和抗侧刚度分别为Mmax和K，计算地震波作用下的最大加速度响应amax和水平地震作用F＝γηMmaxamax，并进行抗震支吊架杆件和节点的抗震验算。
本发明的有益效果：(1)采用本发明方法可以准确地测量抗震支吊架施工完成后所支撑管道的质量和抗震支吊架的抗侧刚度，据此还可以进一步计算额定负荷时的管道最大质量。这些计算参数的准确获取是抗震支吊架抗震性能评定的基础依据。(2)传统等效侧力法过于保守，而时程分析法虽然准确但是计算工作量大。本发明将等效侧力法和时程分析法相结合进行抗震支吊架抗震性能的判定。第一阶段是等效侧力法判定，判定不合适时才进行第二阶段时程分析法判定。这样既能保障抗震支吊架的抗震安全，又能够大幅减少计算工作量。综上，本发明能够在抗震支吊架现场施工安装后快速检测其抗震性能是否满足抗震设计要求，解决了观察和尺量检查无法检测抗震支吊架抗震性能的问题，不仅能够方便快捷地进行检测工作，而且能适应多种测试情况。
附图说明
图1为抗震支吊架上悬挂重物的示意图。
具体实施方式
实施例1
本抗震支吊架抗震性能的现场检测方法，该抗震支吊架1通过连接件2连接管道3，包括以下步骤：
步骤1、在抗震支吊架的斜撑中部位置安装加速度传感器，用以采集加速度响应数据，进而采用峰值法计算抗震支吊架的基本自振周期T1；
步骤2、在抗震支吊架上悬挂一重物，如图1所示，将重物4通过吊绳5挂在抗震支吊架连接件2与管道3的空隙处，重物质量为m，再一次采集加速度响应数据，采用峰值法计算悬挂重物后抗震支吊架的自振周期T2；重物的质量范围理论上没有限制，只要抗震支吊架能承受即可，一般操作中控制在20kg～50kg范围内，比较便于操作；
步骤3、计算抗震支吊架所支撑管道的质量M和抗震支吊架的抗侧刚度K，其中
步骤4、根据步骤3计算得到的所支撑管道的质量M、管道自身质量的线密度ρ0和现场检测时管道的负荷线密度ρ1计算抗震支吊架所支撑管道的长度L＝M/(ρ0+ρ1)，进而根据管道的额定负荷线密度ρ2计算额定负荷时的管道最大质量Mmax＝(ρ0+ρ2)L；
步骤5、先采用等效侧力法对抗震支吊架杆件和节点进行抗震验算，抗震验算通过，则判定抗震支吊架的抗震性能检测合格；如果抗震验算不通过，则进一步进行时程分析法抗震验算，时程分析法抗震验算通过，则判定抗震支吊架的抗震性能检测合格，时程分析法抗震验算不通过，则判定抗震支吊架的抗震性能检测不合格。
其中，等效侧力法进行抗震验算的具体计算方法为：计算抗震支吊架的重力荷载G＝Mmaxg，由《建筑机电工程抗震设计规范》中3.4.5式F＝γηξ1ξ2αmaxG计算水平地震作用F并进行抗震支吊架杆件和节点的抗震验算；时程分析法进行抗震验算的具体计算方法为：建立建筑结构-抗震支吊架的耦合动力分析模型，分析模型中抗震支吊架的计算质量和抗侧刚度分别为Mmax和K，计算地震波作用下的最大加速度响应amax和水平地震作用F＝γηMmaxamax，并进行抗震支吊架杆件和节点的抗震验算。
参考文献
[1]李爱群，丁幼亮，费庆国等.(2007).润扬大桥斜拉桥模态频率识别的环境变异性.东南大学学报(自然科学版),37(2):245-250。
[2]《建筑机电工程抗震设计规范》(GB50981-2014).2014，北京：中国建筑工业出版社。
[3]李爱群，丁幼亮.工程结构抗震分析.2010，北京：高等教育出版社。
Claims (3)
1.一种抗震支吊架抗震性能的现场检测方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、在抗震支吊架的斜撑上安装加速度传感器测量抗震支吊架的基本自振周期T1；
步骤2、在抗震支吊架上悬挂一重物，再测量一次基本自振周期T2；
步骤3、计算抗震支吊架所支撑管道的质量M和抗震支吊架的抗侧刚度K；
步骤4、根据抗震支吊架所支撑管道的质量M计算额定负荷时的管道最大质量Mmax；
步骤5、抗震支吊架杆件和节点的抗震验算；
其中步骤1中加速度传感器安装在抗震支吊架斜撑的中部位置，用以采集加速度响应数据，进而采用峰值法计算抗震支吊架的基本自振周期T1；
步骤2中在抗震支吊架上悬挂的重物质量为m，再一次采集加速度响应数据，采用峰值法计算悬挂重物后抗震支吊架的自振周期T2;
步骤3中抗震支吊架所支撑管道的质量M和抗震支吊架的抗侧刚度K分别为
和
;
步骤4中，首先根据步骤3计算得到的所支撑管道的质量M、管道自身质量的线密度ρ0和现场检测时管道的负荷线密度ρ1计算抗震支吊架所支撑管道的长度L＝M/(ρ0+ρ1)，进而根据管道的额定负荷线密度ρ2计算额定负荷时的管道最大质量Mmax＝(ρ0+ρ2)L;
步骤5中先采用等效侧力法进行抗震验算，抗震验算通过，则判定抗震支吊架的抗震性能检测合格；如果抗震验算不通过，则进一步采用时程分析法抗震验算，时程分析法抗震验算通过，则判定抗震支吊架的抗震性能检测合格，时程分析法抗震验算不通过，则判定抗震支吊架的抗震性能检测不合格。
2.根据权利要求1所述的抗震支吊架抗震性能的现场检测方法，其特征在于：等效侧力法进行抗震验算的具体计算方法为：计算抗震支吊架的重力荷载G＝Mmaxg，由《建筑机电工程抗震设计规范》中3.4.5式F＝γηξ1ξ2αmaxG计算水平地震作用F并进行抗震支吊架杆件和节点的抗震验算。
3.根据权利要求2所述的抗震支吊架抗震性能的现场检测方法，其特征在于：时程分析法进行抗震验算的具体计算方法为：建立建筑结构—抗震支吊架的耦合动力分析模型，分析模型中抗震支吊架的计算质量和抗侧刚度分别为Mmax和K，计算地震波作用下的最大加速度响应amax和水平地震作用F＝γηMmaxamax，并进行抗震支吊架杆件和节点的抗震验算。
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