CN209262419U

CN209262419U - 矩形风管抗震支架

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Publication number: CN209262419U
Application number: CN201822050781.1U
Authority: CN
Inventors: 张玉强; 赵浩男
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-12-07
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2019-08-16
Anticipated expiration: 2028-12-07

Abstract

本实用新型属于建筑管道安装和固定领域，特别涉及矩形风管抗震支架。本实用新型的矩形风管支架包括带孔槽钢、上横梁、下横梁、抗震连接构件Ⅰ、抗震连接构件Ⅱ和斜撑槽钢；带孔槽钢上端与底座固定，底座通过锚栓固定在结构体上，上横梁两端固定在两带孔槽钢上，下横梁两端分别固定在两带孔槽钢下端，抗震连接构体Ⅰ一端通过膨胀螺栓固定在结构体上，另一端与斜撑槽钢一端连接，斜撑槽钢的另一端与抗震连接构件Ⅱ一端连接，抗震连接构件Ⅱ的另一端固定在上横梁和下横梁之间的带孔槽钢外侧。本实用新型的矩形风管抗震支架所受弯矩最小，能抵抗更大弯矩，适用范围更广。

Description

矩形风管抗震支架

技术领域：

本实用新型属于建筑管道安装和固定领域，特别涉及矩形风管抗震支架。

背景技术：

为贯彻执行《中华人民共和国建筑法》和《中华人民共和国防震减灾法》，实行以“预防为主”的方针，使建筑给排水，供暖，通风，空调，燃气，热力，电力，通讯，消防等机电工程经抗震设防后，减轻地震破坏，防止次生灾害，避免人员伤亡，减少经济损失，做到安全可靠，技术先进，经济合理，维护管理方便，制定了《建筑机电工程抗震设计规范》。

规范适用于抗震设防烈度为6度至9度的建筑机电工程抗震设计，抗震设防烈度为6度及6度以上地区的建筑机电工程必须进行抗震设计。

抗震设计是以建筑结构设计为基准，对与建筑结构的连接件采取措施进行抗震设防。根据《建筑机电工程抗震设计规范》和建筑结构设计，对给排水，热水及消防管道，燃气热力管道，通风排烟管道和电气桥架等系统设置抗震支架。

抗震支吊架是对机电设备及管线进行有效保护的重要抗震措施，其构成由锚固件，加固吊杆，抗震连接件及抗震斜撑组成。抗震支架有单管抗震支架，门型抗震支架，矩形风管抗震支架和桥架抗震支架等。

目前抗震支架无法满足现行标准要求的抗震标准，弯矩不达标导致通风排烟管道存在隐患。

实用新型内容：

实用新型目的：

本实用新型旨在提出一种符合行业标准的矩形风管抗震支架，本实用新型的矩形风管抗震支架所受弯矩最小，能抵抗更大弯矩，适用范围更广。

技术方案：

矩形风管抗震支架，带孔槽钢上端与底座固定，底座通过锚栓固定在结构体上，上横梁两端固定在两带孔槽钢上，下横梁两端分别固定在两带孔槽钢下端，抗震连接构件Ⅰ一端通过膨胀螺栓固定在结构体上，另一端与斜撑槽钢一端连接，斜撑槽钢的另一端与抗震连接构件Ⅱ一端连接，抗震连接构件Ⅱ的另一端固定在上横梁和下横梁之间的带孔槽钢外侧。

所述的抗震连接构件Ⅱ的另一端固定在带孔槽钢外侧，位于上横梁与下横梁之间的距离中点上下差值范围100mm内。

所述的抗震连接构件Ⅱ的另一端固定在带孔槽钢外侧，位于上横梁与下横梁之间的距离中点上下差值范围30mm内。

上横梁和下横梁两侧通过角配件与两侧的带孔槽钢固定。

上横梁和下横梁之间设有矩形风管，矩形风管与上横梁和下横梁之间设有抗震胶垫。

矩形风管四角处设有限位紧固件，“L”型限位紧固件一端固定在矩形风管上，另一端固定在上横梁或者下横梁上。

优点及效果：

本实用新型具有以下优点和有益效果：

(1)矩形风管抗震支架弯矩比传统抗震支架更小，能抵抗更大弯矩，符合现有的行业标准。

(2)由于抗震连接构件直接固定在带孔槽钢上，没有作用在上横梁和下横梁上，上横梁和下横梁不受斜撑的压力，相对于传统全牙螺栓的剪切力更小。

附图说明：

图1是本实用新型整体结构示意图；

图2是本实用新型下部结构示意图；

图3是传统矩形风管抗震支架结构图；

图4是矩形风管抗震支架的结构示意图；

图5是横梁AB受力分析图；

图6是带孔槽钢AC受力分析图。

附图标记说明：

1.带孔槽钢；2.底座；3.上横梁；4.下横梁；5.限位紧固件；6.抗震连接构件Ⅰ；7.抗震连接构件Ⅱ；8.斜撑槽钢；9.角配件；10.抗震胶垫；11. 结构体；12.矩形风管。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

如图1和图2所示，矩形风管抗震支架，带孔槽钢1上端与底座2固定，底座2通过锚栓固定在结构体11上，上横梁3两端固定在两带孔槽钢1上，下横梁4两端分别固定在两带孔槽钢1下端，抗震连接构件Ⅰ6一端通过膨胀螺栓固定在结构体11上，另一端与斜撑槽钢8一端连接，斜撑槽钢8的另一端与抗震连接构件Ⅱ7一端连接，抗震连接构件Ⅱ7的另一端固定在上横梁3和下横梁 4之间带孔槽钢1外侧。

底座2中间通过螺栓与带孔槽钢1上端固定，两侧分别设有通孔，通过锚栓与建筑的结构体11固定。

斜撑槽钢8结构与带孔槽钢相同，斜撑槽钢8上同样设有通孔，通孔规格与带孔槽钢一致，斜撑槽钢8与抗震连接构件Ⅰ6和抗震连接构件Ⅱ7通过螺栓连接。

带孔槽钢1上设有等间距的数个通孔，本实用新型的C型槽钢取代了现有的吊杆，优点是带孔槽钢1安装方便，另外采用带孔槽钢1能够满足最大弯矩的要求。带孔槽钢1上的通孔规格一般采用以下三种规格：9*30，11*30， 13.5*30。

斜撑槽钢8两端分别连接抗震连接构件Ⅰ6和抗震连接构件Ⅱ7，当抗震连接构件Ⅱ7与矩形风管12的水平中心线在同一水平高度上时，所受弯矩最小，能承受更大的水平地震力对吊杆形成的弯矩，适用于6度至9度抗震设防烈度情况下所有矩形风管的抗震要求。

所述的抗震连接构件Ⅱ7的另一端固定在带孔槽钢1外侧，位于上横梁3与下横梁4之间的距离中点上下差值范围100mm内。即带孔槽钢1在上横梁3和下横梁4之间距离的中点处，距离中点上下各100mm内属于适宜范围。

所述的抗震连接构件Ⅱ7的另一端固定在带孔槽钢1外侧，其位置位于上横梁3与下横梁4之间的距离中点上下差值范围30mm内。即带孔槽钢1在上横梁3和下横梁4之间距离的中点处，距离中点上下各30mm内属于更适宜范围。

如图2所示，抗震连结构件Ⅰ和抗震连接构件Ⅱ结构相同，为现有抗震连接构件。

本实用新型的矩形风管抗震支架经过计算抗震连接件7设置在带孔槽钢1 外侧，位于上横梁3和下横梁4之间的距离中点位置最佳，上横梁3和下横梁4 之间的距离在中点处上下100mm较好。而在中点处上下30mm是最佳设置范围。

上横梁3和下横梁4两侧通过角配件9与两侧的带孔槽钢1固定。上横梁3 两端通过角配件9由螺栓固定在带孔槽钢1两端，角配件9一端通过螺栓与带孔槽钢1的通孔固定，另一端固定在上横梁3上；同样的，下横梁4两端通过角配件9由螺栓固定在带孔槽钢两端，角配件9一端通过螺栓与带孔槽钢1的通孔固定，另一端固定在下横梁4上。

上横梁3和下横梁4之间设有矩形风管12，矩形风管12与上横梁3和下横梁4之间设有抗震胶垫10。上横梁3和下横梁4与矩形风管12的接触面设有抗震胶垫10；上横梁3和下横梁4的设置主要是为了固定矩形风管12，这是建筑常识不再详述。设置抗震胶垫10的作用有缓冲，减震，降噪，延长使用寿命等。

矩形风管12四角处设有限位紧固件5，“L”型限位紧固件5一端固定在矩形风管12上，另一端固定在上横梁3或者下横梁4上。矩形风管12固定在上横梁3和下横梁4之间，主要通过限位紧固件5进行固定。

矩形风管抗震支架受力分析：

如图4、图5和图6所示，

对横梁AB进行受力分析：

R_A＝R_B＝ql/2 (1)

对带孔槽钢AC进行受力分析：

斜撑SM和TN与抗震连接构件紧固后，其受力大小相等；

R_AC＝ql/2+Fctga/2 (2)

M点最大弯矩：

M_max＝Fh/8 (3)

F＝α_EKG (4)

其中，α_EK＝γηζ₁ζ₂α_max为水平地震力综合系数；

α_EK≥0.5；

G非结构构件重力，单位为N；

F水平地震作用标准值，单位为N；

γ非结构构件功能系数；

η非结构构件类别系数；

ζ1状态系数；

ζ2位置系数；

αmax地震影响系数最大值。

由于抗震设计是以建筑结构设计为基准的，对于给定的建筑结构设计，只有当斜撑槽钢通过抗震连接构件与左右两侧带孔槽钢连接，并且抗震连接构件与矩形风管的水平中心线在同一水平高度上时，带孔槽钢所受弯矩最小，为 M_max＝Fh/8

带孔槽钢的验算：

带孔槽钢的验算可以采用拉弯强度验算或最大弯矩验算。

方法一：拉弯强度验算，

根据拉弯构件强度计算公式：

N/A_n+M_x/γW_nx≤f (5)

N＝R_AC＝1.2ql/2+1.3Fctga/2 (6)

M_x＝M_max＝1.3Fh/8 (7)

W_nx为槽钢吊杆的截面模量，根据所选槽钢规格的不同，W_nx≥1000mm³。

A_n为槽钢吊杆的净截面积，槽钢吊杆的规格不同，净截面积

有183mm²，263mm²，376.25mm²，426.25mm²…；

γ＝1.05；

f为槽钢吊杆的抗拉强度设计值＝205N/mm²。

方法二：根据吊杆槽钢最大弯矩，M_max＝1.3Fh/8≤M_xmax。

计算所得最大弯矩M_max应小于下表1和表2中给出的对X轴最大弯矩M_xmax。

表1槽钢物理特性参数a

表2槽钢物理特性参数b

如图3所示，传统矩形风管抗震支架有全牙螺栓吊杆的矩形风管抗震支架和槽钢吊杆的矩形风管抗震支架，其特点是斜撑与吊杆的连接处位于矩形风管上沿水平面，当受到水平地震力时，吊杆受弯矩：

M_x＝1.3Fh/4 (8)

根据拉弯强度计算公式：

N/A_n+M_x/γW_nx≤f (9)

N＝R_AC＝1.2ql/2+1.3Fctga/2 (10)。

对于全牙螺栓吊杆，由于受到安装的限制，吊杆最大规格为M20，A_n＝245， d_e＝17.65，则：

W_nx＝πd_e ³/32＝539.8≈540mm³ (11)

f为全牙螺栓的许用应力值，取160N/mm²。

根据拉弯强度公式可知，对于相同载荷，全牙螺栓吊杆承受载荷能力远小于本实用新型的矩形风管抗震支架。

对于传统的槽钢吊杆矩形风管抗震支架，当采用相同规格槽钢，A_n，W_nx与本实用新型矩形风管抗震支架的数值相同，但最大弯矩M_x＝1.3Fh/4，是矩形风管抗震支架最大弯矩M_x＝1.3Fh/8的2倍，从而大大降低了支架的承载能力。

为凸显两种矩形风管抗震支架的不同效果，对其进行对比。

假设某地区甲级建筑地下车库内的空调管道进行抗震设计，该地区抗震设防烈度为8级，矩形空调管道规格为2200mm*800mm，矩形风管材质为镀锌钢板，厚度为1mm，斜撑与垂直方向成45°

对于本实用新型矩形风管抗震支架：

方法一：采用拉弯强度验算：

1.空调通风矩形风管：

ρ＝1.1*9.8*7.86*2*t(l+h)＝1.6946*10^-4t(l+h)N/mm

l，h，t为矩形风管的宽度和高度和厚度，单位mm。

1.1为考虑最大荷载、自身重量及以上二项之和的10％的附加重量计算的安全系数：

G＝ρL＝1.6946*10^-4(l+h)L

其中，L为矩形管道长度，单位mm。

对于新建工程普通刚性材料风管，抗震支架最大间距为9米；

G＝ρL＝1.6946*10^-4(l+h)L＝4575.42N

水平地震力综合系数：

α_EK＝γηζ₁ζ₂α_max＝2.0*1.0*2*1.0*0.16＝0.64

水平地震力为：

F＝α_EKG＝0.64*4575.42＝2928.27N

带孔槽钢受力：

N＝R_AC＝1.2ql/2+1.3Fctga/2＝0.6*4575.42+0.65*2928.27

＝4648.63N

最大弯矩：

M_max＝1.3Fh/8＝1.3*2928.27*0.8/8＝380.68N.m

带孔槽钢选用41*41*2.0槽钢，则W_nx＝2.95*10³mm³，A_n＝263mm²。

根据拉弯构件强度计算公式：

N/A_n+M_x/γW_nx≤f

4648.63/263+380.68*1000/(1.05*2950)＝140.35＜205

故41*41*2.0槽钢吊杆满足要求。

方法二：采用最大弯矩验算：

根据最大弯矩公式，最大弯矩

M_max＝1.3Fh/8＝1.3*2928.27*0.8/8＝380.68N.m

查表可得M_xmax＝468.6N.m

故M_max≤M_xmax，吊杆满足要求。

2.对于传统矩形风管抗震支架；

2.1对于传统槽钢吊杆矩形风管抗震支架；

方法一：采用拉弯强度验算

同样采用41*41*2.0槽钢吊杆，则最大弯矩为

M_max＝1.3Fh/4＝1.3*2928.27*0.8/8＝761.36N.m

根据拉弯构件强度计算公式：

N/A_n+M_x/γW_nx≤f

4648.63/263+761.36*1000/(1.05*2950)＝263.47＞205 故41*41*2.0传统吊杆不能满足要求。

方法二：采用最大弯矩验算：

根据最大弯矩公式，最大弯矩

M_max＝1.3Fh/4＝1.3*2928.27*0.8/4＝761.36N.m

查表可得M_xmax＝468.6N.m。

故M_max＞M_xmax，传统吊杆不能满足要求。

2.2对于传统全牙螺栓吊杆的矩形风管抗震支架；

对于全牙螺栓吊杆，由于受到安装的限制，吊杆最大规格为M20，A_n＝245， d_e＝17.65。

M_max＝1.3Fh/4＝1.3*2928.27*0.8/8＝761.36N.m

W_nx＝πd_e ³/32＝539.8≈540mm³

f为全牙螺栓的许用应力值，取160N/mm²。

根据拉弯构件强度计算公式：

N/A_n+M_x/γW_nx≤f

4648.63/245+761.36*1000/(1.2*540)＝1193.91＞160

所以，当采用全牙螺栓吊杆时，不能满足要求。

在现实生活中，抗震设防烈度会更高，会出现8.5级，9级的抗震设防烈度；空调规格也会更大，会有宽度3米，高度1米的通风管道，通过传统矩形风管抗震支架不能满足抗震要求。通过实例可以看出，传统矩形风管抗震支架在很多情况下不满足抗震要求。

Claims

1.矩形风管抗震支架，其特征在于：带孔槽钢（1）上端与底座（2）固定，底座（2）通过锚栓固定在结构体（11）上，上横梁（3）两端固定在两带孔槽钢（1）上，下横梁（4）两端分别固定在两带孔槽钢（1）下端，抗震连接构件Ⅰ（6）一端通过膨胀螺栓固定在结构体（11）上，另一端与斜撑槽钢（8）一端连接，斜撑槽钢（8）的另一端与抗震连接构件Ⅱ（7）一端连接，抗震连接构件Ⅱ（7）的另一端固定在上横梁（3）和下横梁（4）之间的带孔槽钢（1）外侧。

2.根据权利要求1所述的矩形风管抗震支架，其特征在于：所述的抗震连接构件Ⅱ（7）的另一端固定在上横梁（3）和下横梁（4）间的带孔槽钢（1）外侧，位于上横梁（3）和下横梁（4）之间的距离中点上下差值范围100mm内。

3.根据权利要求1所述的矩形风管抗震支架，其特征在于：所述的抗震连接构件Ⅱ（7）的另一端固定在上横梁（3）和下横梁（4）间的带孔槽钢（1）外侧，位于上横梁（3）和下横梁（4）之间的距离中点上下差值范围30mm内。

4.根据权利要求1或2或3所述的矩形风管抗震支架，其特征在于：上横梁（3）和下横梁（4）两侧通过角配件（9）与两侧的带孔槽钢（1）固定。

5.根据权利要求1所述的矩形风管抗震支架，其特征在于：上横梁（3）和下横梁（4）之间设有矩形风管（12），矩形风管（12）与上横梁（3）和下横梁（4）之间设有抗震胶垫（10）。

6.根据权利要求5所述的矩形风管抗震支架，其特征在于：矩形风管（12）四角处设有限位紧固件（5），“L”型限位紧固件（5）一端固定在矩形风管（12）上，另一端固定在上横梁（3）或者下横梁（4）上。