CN113154306A - 一种用于悬挂式照明设备的抗震支架及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于悬挂式照明设备的抗震支架及安装方法，包括连接楼板的长吊杆、连接照明设备的短吊杆和分别连接长吊杆和短吊杆的主龙骨和次龙骨；主龙骨和次龙骨相互连接；进一步在相邻长吊杆之间通过斜向支撑连接件连接有斜向支撑或不连接斜向支撑，形成一个框架结构协同工作，增加了照明设备的抗侧刚度，不容易因扭转和剪切而破坏，避免了构件连接部位出现局部屈曲，龙骨具有较强的刚度，进一步增强了支架整体的稳定性，有效避免了照明设备在地震作用下发生较大的侧移与其他结构发生碰撞和因自身强度不足而引起的破坏。

Description

一种用于悬挂式照明设备的抗震支架及安装方法

技术领域

本发明涉及一种照明设备抗震支架，可广泛应用于工业厂房和民用建筑当中。

背景技术

吊顶由于具有美观、吸声、保温隔热等优点，被广泛应用于现代建筑的装修中，然而由于其特殊的工艺，房间的照明设备在这种装修形式下不能被直接固定在天花板上，因此在这种建筑中多采用悬挂式照明设备；然而，传统的悬挂式照明设备未对照明设备的抗震性能进行专门的设计，大多只使用两根吊杆将照明设备与楼板上的连接件进行简单的连接，这种连接导致照明设备的抗侧刚度较低，自身强度较弱，在遭遇地震作用时会发生较大的侧移，照明设备作为建筑中不可或缺的照明工具，在建筑物中往往也设置的较为密集，一个房间中会设置数个照明设备，数量较多的照明设备发生大侧移很容易对吊顶本身和吊顶内设置的管道、线路、空调等设备造成碰撞损坏，同时布置密集的照明设备由于自身结构破坏而掉落也会对房间内的人员安全和财产设备造成一定程度的危害。

发明内容

本发明的目的在于解决上述存在的问题，提供一种带斜向支撑的照明设备抗震支架，该支架通过在长吊杆和短吊杆之间设置主龙骨和次龙骨，增强了结构的自身强度，使结构能够承受一定的地震作用不至于破坏；和照明设备连接的短吊杆能在一定范围内调节距离；在另一个方案中，在长吊杆之间设置斜向支撑，使支架整体在各个方向都具有较强的抗侧刚度和抗扭刚度；使本支架适用于不同型号的照明设备。

本发明目的是通过下述技术方案来实现的。

根据本发明的一个实施例，一种用于悬挂式照明设备的抗震支架，包括：

长吊杆，顶部连接楼板，底部连接一对主龙骨；

短吊杆，底部连接照明设备，顶部连接一根次龙骨；

所述次龙骨两端担在所述主龙骨上固定连接；

在相邻长吊杆之间连接有斜向支撑；

其中，斜向支撑干涉长吊杆，使得当结构的质心与刚心不完全重合时，长吊杆发生扭转的抗力由斜向支撑的轴力承担；且长吊杆、短吊杆、主龙骨、次龙骨和斜向支撑抗侧刚度K₁满足：

式中，E为长吊杆、短吊杆、主龙骨、次龙骨、斜向支撑的弹性模量；I为吊杆的截面惯性矩；a为斜向支撑的上端距离长吊杆上端的竖向距离；l₁为长吊杆的长度；l₂为短吊杆的长度；A为吊杆截面面积；d为吊杆直径；θ为斜向支撑的倾斜角度。

对于该技术方案，进一步优选的方案为：

优选的，相邻斜向支撑的倾斜方向相同、倾斜角度不同。

优选的，所述斜向支撑连接件包括弓形构件和槽形构件，槽形构件固定在弓形构件内侧表面；弓形构件的两端部对称设有开环槽，开环槽在弧形板上下开设距离相同，长吊杆垂直穿过开环槽。

优选的，所述弓形构件中部截面厚度大于两侧延伸段厚度，两侧延伸端厚度逐渐变薄。

优选的，所述槽形构件为矩形槽结构，在槽的两框架上开有槽口，槽口卡在斜向支撑的螺纹间。

进而，本发明给出了采用第一种实施例的抗震支架的安装方法，包括：

将两对长吊杆分别连接一对主龙骨，将一对短吊杆连接一个次龙骨；将次龙骨垂直架设并连接在一对主龙骨上；将长吊杆穿过斜向支撑连接件的弓形构件的开环槽，在弓形构件向外弹力作用下被张紧；斜向支撑穿过斜向支撑连接件的槽形构件，将斜向支撑连接在相邻长吊杆上，相邻斜向支撑倾斜方向相同。

根据本发明的另一个实施例，一种用于悬挂式照明设备的抗震支架，包括连接楼板的长吊杆、连接照明设备的短吊杆和分别连接长吊杆和短吊杆的主龙骨和次龙骨；主龙骨和次龙骨相互连接；

其中，当结构的质心与刚心不完全重合时，长吊杆、短吊杆、主龙骨、次龙骨抗侧刚度K₂满足：

式中，E为长吊杆、短吊杆、主龙骨、次龙骨、斜向支撑的弹性模量；I为吊杆的截面惯性矩；l₁为长吊杆的长度；l₂为短吊杆的长度。

上述技术方案中，进一步优选的方案为：

优选的，次龙骨沿照明设备长度方向布置，一对短吊杆垂直连接在次龙骨与照明设备上。

优选的，一对主龙骨沿照明设备宽度方向平行设置，两对长吊杆分别一端垂直连接在主龙骨上，另一端连接在楼板上。

优选的，次龙骨垂直架设在一对槽口向外的主龙骨上，并通过螺栓连接；次龙骨的长度大于主龙骨的长度。

优选的，一对长吊杆在主龙骨上的安装宽度小于一对短吊杆在次龙骨上的安装宽度。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：

1.通过对相邻长吊杆加设斜向支撑的方式，使支架上侧形成一个整体，组成一个类似于框架的结构，这样的结构抗侧刚度较强，能够承受各个方向的地震作用而不发生较大的侧向变形，在承受地震作用时各个构件作为一个整体共同受力变形；在单一构件发生破坏时整体还具有一定的承载能力，避免了因构件局部破坏导致的结构整体不能承受荷载的情况。

2.支架在承受地震作用时，由于结构的质心与刚心不一定完全重合，沿质心方向的惯性力与沿刚心方向的构件恢复力会组成围绕刚心的扭矩，导致构件产生平扭耦连的振动；在试验中也发现，构件在没有斜向支撑的情况下会产生水平方向的扭转振动，这会导致长吊杆中产生较大的剪力，这种受力方式使长吊杆更容易破坏，而通过对相邻长吊杆加设斜向支撑的方式，增强了构件整体的抗扭刚度，在发生扭转时构件的抗力也变为斜向支撑的轴力，通过斜向支撑连接件直接传递到长吊杆的端部，这种受力形式更能对材料进行更加充分的利用。

3.通过在长吊杆下端设置主龙骨和次龙骨，进一步加强了支架的整体刚度，主龙骨和次龙骨由于本身刚度较大，不会发生较大的变形和位移，能够对长吊杆下端进行约束，加强长吊杆之间的稳定性，同时也保证了次龙骨下连接的照明设备的稳定性。

4.照明设备通过短吊杆与次龙骨连接，同时次龙骨上预留有不同位置的短吊杆连接孔位，使在安装不同尺寸的照明设备时无需更换支架，仅需将次龙骨上的短吊杆调整到合适的位置即可。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1是本发明实施例1的整体结构立体图；

图2是本发明实施例1的正视图；

图3是本发明实施例1的侧视图；

图4是主次龙骨连接详图；

图5是实施例1斜向支撑连接详图；

图6是本发明实施例2的整体结构立体图；

图7是本发明实施例2的正视图；

图8是本发明实施例2的侧视图。

其中，1为楼板；2为长吊杆；3为主龙骨；4为次龙骨；5为短吊杆；6为照明设备；7为斜向支撑连接件；8为斜向支撑；9为弓形构件；10为槽形构件；11和12为连接螺母；13为螺栓。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1-3所示，本发明提供一个实施中，为一种用于悬挂式照明设备的带斜向支撑的抗震支架，包括连接楼板1的上部框架结构的长吊杆2、斜向支撑8和斜向支撑连接件7；连接照明设备6的短吊杆5，起到骨架作用的次龙骨4和主龙骨3；长吊杆顶部连接楼板，底部连接一对主龙骨；短吊杆底部连接照明设备，顶部连接一根次龙骨；次龙骨两端担在主龙骨上固定连接；斜向支撑沿相邻长吊杆之间连接。

两根主龙骨3沿照明设备6宽度方向平行设置，并相隔一定距离，次龙骨4沿照明设备6长度方向布置，一对短吊杆5垂直连接在次龙骨4与照明设备6上；次龙骨4两端通过螺栓连接在两根主龙骨3的中部。

长吊杆的长度大于短吊杆的长度，斜向支撑的上端距离长吊杆上端的竖向距离与斜向支撑的下端距离长吊杆下端的竖向距离保持一致，主龙骨与次龙骨的长度均需大于相应方向楼板中预留孔洞的间距。为了节省采用不同尺寸吊杆的购置成本，长吊杆、短吊杆和斜向支撑的直径建议保持一致；长吊杆、短吊杆、主龙骨、次龙骨、斜向支撑的制作材料相同。

且整体结构的抗侧刚度K₁计算公式为：

其中，长吊杆的长度l₁大于短吊杆的长度l₂，斜向支撑的上端距离长吊杆上端的竖向距离a与斜向支撑的下端距离长吊杆下端的竖向距离b保持一致，斜向支撑与水平方向的倾斜角度为θ，主龙骨与次龙骨的长度均需大于相应方向楼板中预留孔洞的间距。长吊杆的直径、短吊杆的直径保持一致，规定为d，此时吊杆的截面惯性矩为I，截面面积为A。长吊杆、短吊杆、主龙骨、次龙骨、斜向支撑的制作材料的弹性模量为E。

具体的，长吊杆2为螺纹杆，上端固定在楼板1上，下端通过两个螺母固定在主龙骨3的上翼缘。

如图4所示，主龙骨3和次龙骨4皆为槽型钢，其中主龙骨3的长度较短，次龙骨4的长度稍长。

主龙骨3两侧的上翼缘处各有一个为连接长吊杆2开设的孔位，中部的上翼缘有一个和次龙骨4连接的螺栓孔位；次龙骨4的下翼缘上设有一排对称的孔位，其中两侧的两个孔位是与主龙骨3连接的螺栓孔位，其余的皆为短吊杆5连接孔。主龙骨3槽口相背水平放置，次龙骨4垂直架设在一对槽口向外的主龙骨3上，将次龙骨4下翼缘和主龙骨3上翼缘的螺栓孔位对齐后上紧螺栓固定。主龙骨3和次龙骨4通过单个螺栓的连接方式使其在遭遇地震作用时能够沿着螺栓为轴产生往复的微小转动，由于螺栓上的预紧力传递到主龙骨3和次龙骨4的连接面上，主龙骨3和次龙骨4之间会有一定的摩擦力，在往复转动时摩擦力能够消耗掉地震作用产生的一部分能量，起到吸能减震的作用。次龙骨4下侧设置的多个短吊杆5连接孔让短吊杆5能够根据照明设备尺寸调整至合适的位置，使本支架具有对不同型号照明设备的兼容性。

其中，一对长吊杆2在主龙骨3上的安装宽度小于一对短吊杆5在次龙骨4上的安装宽度。

采用该结构，相邻斜向支撑的倾斜方向相同、倾斜角度不同。长吊杆之间斜向支撑由固定在长吊杆上的斜向支撑连接件7固定，在安装时通过对斜向支撑连接件施加预应力，利用其可弯曲的特性使其与长吊杆柔性连接。在每根长吊杆2上固定有上下两个斜向支撑连接件7，每根斜向支撑两端分别连接在一根长吊杆的上侧斜向支撑连接件和与它相邻长吊杆的下侧斜向支撑连接件上。短吊杆5的端部带外丝部分从下侧穿过次龙骨4下翼缘的孔位后拧上螺母，短吊杆5即被固定在次龙骨4上，短吊杆5的另一端与照明设备6上的连接件相连。

如图5所示，斜向支撑连接件7由弓形构件9和槽形构件10两部分组成，槽形构件10被固定在弓形构件9的中部平板中心且可以沿垂直于平板的轴线自由转动。弓形构件9在未被固定在长吊杆2上时是一个沿长度方向平直的构件，中部为截面厚度较大的钢板，但截面随着向长度方向两侧延伸逐渐变薄，最终变为可以弯折的片状，两个片状位置中部各开有一个拐型槽口。槽形构件10的两个槽片上各有一个矩形槽口，在安装时先将槽形构件10的槽口卡在斜向支撑8一端的螺纹间，然后通过人工对弓形构件9施加应力，使两侧的片状部分向槽形构件10侧弯折，直到可以将长吊杆2同时放入两个拐型槽口中，随后选择合适的位置将长吊杆2放入两个拐型槽口，停止对弓形构件9施加应力，弓形构件9自身变形产生的预应力使其有张开的趋势，但在张开时长吊杆2的螺纹会卡在拐型槽口的内侧，使其不能继续变形，弓形构件9能够以长吊杆2为轴线进行转动，这种连接方式可以近似认为是铰接，在遭受地震作用时使斜杆8产生的主要应力为轴力，避免其因为剪切和扭转等原因而损坏。同时这种连接方式允许斜向支撑连接件7进行转动，也能够避免连接位置发生局部屈曲的现象。连接构件均可以通过手工完成安装，安装拆卸快捷简单，具有很强的实用性。

如图6-8所示，在本发明提供的另一个实施例中，采用不带斜向支撑的照明设备抗震支架，该支架的长吊杆为光面吊杆，两端突出部分设有外丝，下端通过一个螺母b12固定在主龙骨3的翼缘上，一对短吊杆5通过螺母a11固定在次龙骨4上，主龙骨3与次龙骨4之间通过螺栓13固定连接。该支架的短吊杆、主龙骨、次龙骨与楼板和灯具的连接方式同实施例1。

采用该结构不同于实施例1的是，对于质量较轻的照明设备，其在承受地震作用时产生的惯性力较小，可直接由长吊杆与主次龙骨承受，将支架构件进行简化可降低整体的成本和简化支架的安装步骤，达到更加经济的作用。

整体结构的抗侧刚度K₂计算公式为：

其中，长吊杆的长度l₁大于短吊杆的长度l₂，主龙骨与次龙骨的长度均需大于相应方向楼板中预留孔洞的间距。长吊杆的直径和短吊杆的直径应尽量保持一致，规定为d，此时吊杆的截面惯性矩为I。E为长吊杆、短吊杆、主龙骨、次龙骨的制作材料的弹性模量。

由于取消了相邻长吊杆之间的斜向支撑，主龙骨3和次龙骨4之间采用单螺栓连接的方式会使其在地震作用的影响下发生较小的错动和变形，然而由于螺栓的预紧力，主龙骨3和次龙骨4之间有着一定的摩擦力，摩擦力能够抵消掉一部分地震作用产生的能量，起到吸能减震的作用。

大大节省了安装不同型号灯具的成本，也使本发明具有极强的实用性。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于悬挂式照明设备的抗震支架，其特征在于，包括：

长吊杆，顶部连接楼板，底部连接一对主龙骨；

短吊杆，底部连接照明设备，顶部连接一根次龙骨；

所述次龙骨两端担在所述主龙骨上固定连接；

在相邻长吊杆之间连接有斜向支撑；

其中，斜向支撑干涉长吊杆，使得当结构的质心与刚心不完全重合时，长吊杆发生扭转的抗力由斜向支撑的轴力承担；且长吊杆、短吊杆、主龙骨、次龙骨和斜向支撑抗侧刚度K₁满足：

式中，E为长吊杆、短吊杆、主龙骨、次龙骨、斜向支撑的弹性模量；I为吊杆的截面惯性矩；a为斜向支撑的上端距离长吊杆上端的竖向距离；l₁为长吊杆的长度；l₂为短吊杆的长度；A为吊杆截面面积；d为吊杆直径；θ为斜向支撑的倾斜角度。

2.根据权利要求1所述的一种用于悬挂式照明设备的抗震支架，其特征在于，相邻斜向支撑的倾斜方向相同、倾斜角度不同。

3.根据权利要求1所述的一种用于悬挂式照明设备的抗震支架，其特征在于，所述斜向支撑连接件包括弓形构件和槽形构件，槽形构件固定在弓形构件内侧表面；弓形构件的两端部对称设有开环槽，开环槽在弧形板上下开设距离相同，长吊杆垂直穿过开环槽。

4.根据权利要求3所述的一种用于悬挂式照明设备的抗震支架，其特征在于，所述弓形构件中部截面厚度大于两侧延伸段厚度，两侧延伸端厚度逐渐变薄。

5.根据权利要求3所述的一种用于悬挂式照明设备的抗震支架，其特征在于，所述槽形构件为矩形槽结构，在槽的两框架上开有槽口，槽口卡在斜向支撑的螺纹间。

6.一种用于悬挂式照明设备的抗震支架，其特征在于，包括连接楼板的长吊杆、连接照明设备的短吊杆和分别连接长吊杆和短吊杆的主龙骨和次龙骨；主龙骨和次龙骨相互连接；

其中，当结构的质心与刚心不完全重合时，长吊杆、短吊杆、主龙骨、次龙骨抗侧刚度K₂满足：

式中，E为长吊杆、短吊杆、主龙骨、次龙骨、斜向支撑的弹性模量；I为吊杆的截面惯性矩；l₁为长吊杆的长度；l₂为短吊杆的长度。

7.根据权利要求1或6所述的一种用于悬挂式照明设备的抗震支架，其特征在于，次龙骨沿照明设备长度方向布置，一对短吊杆垂直连接在次龙骨与照明设备上；一对主龙骨沿照明设备宽度方向平行设置，两对长吊杆分别一端垂直连接在主龙骨上，另一端连接在楼板上。

8.根据权利要求1或6所述的一种用于悬挂式照明设备的抗震支架，其特征在于，次龙骨垂直架设在一对槽口向外的主龙骨上，并通过螺栓连接；次龙骨的长度大于主龙骨的长度。

9.根据权利要求1或6所述的一种用于悬挂式照明设备的抗震支架，其特征在于，一对长吊杆在主龙骨上的安装宽度小于一对短吊杆在次龙骨上的安装宽度。

10.根据权利要求1-5、7-9任一项所述抗震支架的安装方法，其特征在于，包括：

将两对长吊杆分别连接一对主龙骨，将一对短吊杆连接一个次龙骨；

将次龙骨垂直架设并连接在一对主龙骨上；

将长吊杆穿过斜向支撑连接件的弓形构件的开环槽，在弓形构件向外弹力作用下被张紧；

斜向支撑穿过斜向支撑连接件的槽形构件，将斜向支撑连接在相邻长吊杆上，相邻斜向支撑倾斜方向相同。

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