国家地震局丨置华—抗震支吊架与承重吊架的振动台试验对比研究 -欧洲杯猜-欧洲杯猜测-欧洲杯猜球

国家地震局丨置华—抗震支吊架与承重吊架的振动台试验对比研究
【字体: 】【发布日期:2016-06-20】【】

前言

机电系统虽仅是建筑物的附属部分,但它们和百姓的日常生活息息相关。地震中机电设备的损害作影响着建筑物的正常使用,不容小视,特别是医院,科研院所等类型的建筑内,由于其管道系统内往往输送的是功能特殊类型流体,甚至有剧毒性,一旦泄露后果不堪设想。如何在地震破坏下保证管道系统的正常运作,预防二次灾害,成为当下急需解决的问题

写在试验前的话

① 在08年汶川地震后国内才开始重视机电抗震,机电抗震为什么那么重要?

一旦发生地震,我们没有做抗震加固或者抗震加固做的不符合规范的整个机电系统都会受到破坏。经济损失、人民生命安全都受到很大损害。特别是地震造成的次生灾害,都严重威胁我们的财产及生命。

② 破坏是什么样子的呢?

大小各种管道机电设备都会断裂损坏,噼里啪啦往下掉,首先会造成很大的经济损失,即使楼不倒,整个楼也被水淹掉,设备都被水淹,所有机电设备都被毁掉,就只剩下一个框架;如果发生火灾等次生灾害,喷淋系统失效,后果更不堪设想。其次,如果楼里面有人,被掉下来的管道或者机电设备砸伤或者身亡,那相关的项目责任人或者相关各个专业的技术人要负刑事责任。

③ 为什么要负刑事责任?

因为我们国家已经出台了相关强制性标准并于2015年8月1日实施——《建筑机电工程抗震设计规范》gb50981-2014,这个规范是强制性标准而不是推荐性标准,也就是在去年8月1日后的所有新建建筑都必须进行机电抗震设计。如果你不做,或者做的不符合规范,那相关的项目责任人或者相关各个专业的技术人员是要负刑事责任的,而不是罚一点款。


 

在抗震支撑系统与承重支撑系统振动台对比试验之前全世界都没有这样的试验研究来证明地震来临时机电不进行抗震设计的后果到底多严重,所以深圳置华与中国地震局力学研究所结合双方资源,对机电抗震进行的更深层次的研究。置华跟国家地震局的联合实验室全国建筑机电工程抗震技术方案评估中心投入巨资以及大量的人力物力进行了第一个抗震支撑系统与承重支撑系统振动台对比试验科研项目。这个振动台它不是大学里面那种投资很小,只是一个单向的振动台,它是三向(x、y、z)六自由度振动,可以模拟最真实的地震。广州大学之前做过一个小型振动台试验,但是它仅仅是一个方向的振动台试验,而且并没有做对比试验,它的试验规模无论是资金投入还是人力物力投入都非常小,没有灌水也没有做到完全模拟地震破坏。

本次试验是通过构建两组不同支吊架形式的水管管路,将他们同时在振动台上给予地震激励,模拟两组支吊架在地震作用下的破坏过程,对比分析他们对于震害的抵抗能力。

下面为本试验视频

上面的试验视频我们可以从中看出最直观的结果是,右边没有做抗震加固只有承重支架的水管在地震后断裂,而左边做了抗震加固的水管还完好无损。

在本试验进行之前评估中心技术总监还说,重力支撑系统用的16螺纹杆构成的承重吊架,这个吊杆这么粗怎么可能会振的断,一定振不断。结果做上去之后,一按按钮,模拟地震波发生之后,这个由一根16螺纹杆构成的承重吊架震断了,齐刷刷的被地震所产生的水平地震力及剪切应力从吊杆的根部剪断。

这是超出我们正常人常规的认识,我们意识不到地震的破坏到底有多大。所以我们通过这样一个试验,三向六自由度的振动台试验真实的模拟了一次地震,地震会对于有做机电抗震的管道和没做机电抗震的管道产生不同的效果,按照《建筑机电工程抗震设计规范》(gb50981-2014)做管道抗震,从实验结果可以看出,做了抗震支撑的管道没有出现问题,真正的起到了保护作用,而没有做抗震支撑只做了重力支撑的管道却断裂掉下来。

这只是一个模拟场景,万一这是真的地震来了呢?管道掉下来或者发生火灾,消防喷淋系统失效,没有办法灭火,等等非常严重的后果就会发生,虽然是一个低概率的事件,但谁也不知道,哪天老天爷不高兴了,一次地震,后果是多么的严重!所以我们做的机电抗震是一个民生工程,这不是说管道你用铜管还是不锈钢管还是塑料管的问题,这个都死不了人的,但机电抗震是不能含糊的,它是强制性实施必须执行!否则后果不是我们所可以承受的!我们说地震是低概率事件,建筑就不做机电抗震了?这是不行的,一旦发生地震,技术人员设计方甲方等等人员都是负责人员,都要承担相应的刑事责任!我们可以拿我们的生命财产安全跟老天去赌吗?生命只有一次,地震的惨烈在汶川玉树等大地震都看到了,不能拿生命去做赌注!必须按照国家规范并百分百符合国家规范来做,毫无商量的余地!

本次地震振动台试验最直观的告诉了我们抗震支吊架能抵抗强度这么高的地震破坏,在地震中对管路的保护作用有多大,抗震支吊架到底多重要!并且最直观的反映抗震支吊架和普通承重吊架的异同。

下面为本次试验的试验准备、试验过程

试验准备

本次试验外部框架为4.3*4.3米三层钢框架,在钢框架的二层分别安装有两组相同形状的水管管路,每组管路分别由2根2米的dn150、1根1.8米的dn150以及1根0.8米的dn80的水管组成,4根水管整体构成f型形状,每套管路由一个变径三通和一个弯头连接,管内注满水,水压保持在1.6mpa。见图1。在一组水管管路上安装置华公司研发的由侧纵向支架和侧向支架组成的抗震支吊架系统,而另一组管路系统安装有由一根16螺纹杆构成的承重吊架。两组吊架系统在管道上的安装位置一一对应。其中在dn80的水管末端连接有一根5米的软管,软管的另一端安装有水压表一只,用以实时观测管内水压。见图2,图3。

试体安装完毕后,将试件整体安装在力学实验室的5*5米地震振动台上,固定,并在台面做好防水措施。并安装测量设备,测量设备安装完后,用数据线连接到相应的采集设备上并检测测量设备的可靠性。试体安装完成整体示意图见图9.

实验过程

试验中可以看到承重吊架随着加速度的增加摆幅愈来愈大,而抗震支吊架那组只有轻微的摆动。在地震波输入完毕承重支架中的三根吊架突然断裂,水管脱落,而此时抗震支吊架那组依然完好如初。最终破坏图见图10,图11。经目测分析,断裂的三根承重支架全部为剪切破坏,其中一根上下端部全部被剪断,剩下两个都为顶部根处剪断。见图12,图13

试验数据分析

试验共采集了18个点的位移值和15个点的加速度值,并在每次地震波输入完后记录下当前管内的水压值。由于篇幅有限,本文仅列举出具有代表性的抗震支吊架组5号点的相对位移值和称重支吊架中10号点的相对位移值,见图14,图15。

从图中我们可以清晰的对比出,安装有抗震支吊架的管路,它的位移幅度仅在(-1.5,1)之间,而承重支架的管路位移幅度则在(-80,60)范围之间。抗震支吊架在震害中对管路位移的约束保护优势明显。

与位移相比,加速度更能体现出震害破坏的剧烈程度,三通,弯头连接部位对加速度的变化也更敏感,本文列举了两组管道系统三通部位的y轴方向的加速度计采集值,从图中可以看出装有抗震支吊架的管路整体加速度较小,仅在(-1,1)之间,加速度变化幅度不大,整体震动较平稳;而装有承重支架的管路加速度值则略大,在(-1.5,1.5)之间,但幅度变化较大,表明称重支吊架管路整体较柔,震动行程大。见图16,图17

本次试验在每组地震波输入完毕后,则记录一次水压值,从数据中可以看出,两组管件中管内水压都呈下降趋势,但承重支架的下降更大。这也从另一个方面体现出抗震支吊架的重要性。见图18.

总结

经过本次试验可对比出,一旦发生地震,后果很严重。安装有抗震支吊架的管道系统在震害发生时仅会在较小的范围内摆动,不会对管路产生大位移的偏转破坏;加速度峰值较小,震动平稳,不会产生剧烈的抖动;保压能力强,震后可立刻恢复使用;

承重支吊架与抗震支吊架是分属不同系统的,其各自的所承担的任务也不相同,相互不可替代。

抗震支吊架主要为了保护地震发生时建筑给水排水、暖通空调、燃气电气等机电设备和管线受损引起的人员受伤、受困,逃生通道的阻塞,火灾、电击和消防排烟系统失灵导致的次生性灾害。据了解,建筑机电系统的抗震在此前一直没有得到足够的重视,近年来地震频发,建筑结构主体的隔震减震逐渐得到要求之后,机电系统损坏已经成为震灾造成人员伤亡和财产损失的主要原因,机电抗震规范的制定实施使得我国在这一领域取得了一个显著突破。

国家标准《建筑机电工程抗震设计规范》(gb50981-2014)于2015年8月1日起正式实施,该规范对机电工程抗震做出了明确的要求。

严格执行规范标准,将使建筑机电工程抗地震能力大大提高,遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时,机电工程设施一般不受损坏或不需修理仍可继续运行。真正做到大震不倒中震可修小震不裂,最大限度的保证人民生命及财产安全,减少不必要的伤亡!民生事,国之本,建筑牢固安全稳,机电抗震是根本。深圳市置华机电设备有限公司作为机电抗震行业领导人,诚邀您与我们携手以共,一同开创中国机电抗震事业的伟大未来!