裝配式支吊架的主要功能之一,，就是把機(jī)電設(shè)備及附屬管線所承受的荷載傳遞到建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件上,，也兼有控制位移、隔振減震的功效,。

裝配式支吊架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：根據(jù)裝配式支吊架所受荷載的類型,、大小，可相應(yīng)進(jìn)行裝配式支吊架的結(jié)構(gòu)驗(yàn)算和設(shè)計(jì),，以保證裝配式支吊架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的承載能力和正常使用,。

荷載作用

根據(jù)各專業(yè)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范以及設(shè)備、管線的實(shí)際情況和技術(shù)參數(shù),，裝配式支吊架系統(tǒng)可能承受的荷載會(huì)包括但不限于如下類型：

■ 永久荷載——例如管線自身的重力作用,；

■ 可變荷載——例如室內(nèi)支吊架的施工荷載，室外支吊架還可能會(huì)承受的雪雨風(fēng)荷載等,；

■ 管線作用——例如管線熱脹冷縮導(dǎo)致的支座摩擦力,、沉降縫兩側(cè)的不均勻沉降、防震縫兩側(cè)的相對(duì)位移以及振動(dòng)等,；

■ 地震作用等,。

設(shè)計(jì)使用年限及極限狀態(tài)

根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范《GB 50068 建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》，我國(guó)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的是 “設(shè)計(jì)符合技術(shù)先進(jìn),、經(jīng)濟(jì)合理,、安全適用,、確保質(zhì)量的要求”,，在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限中不發(fā)生極限狀態(tài)失效。

現(xiàn)階段在不同的項(xiàng)目中,，支吊架不發(fā)生極限狀態(tài)失效的時(shí)間段也可能由于項(xiàng)目種類及自身的設(shè)計(jì)需求不同,。以一般的民用建筑為例，裝配式支吊架的設(shè)計(jì)使用年限可以考慮設(shè)備管線的設(shè)計(jì)使用年限,，同時(shí)《GB 50068》中規(guī)定的“易更換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件”的設(shè)計(jì)使用年限為25年,，考慮到裝配式支吊架為非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，則一般民用建筑中的裝配式支吊架設(shè)計(jì)使用年限多為25年或更短。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,，極限狀態(tài)失效的種類如下：

a.承載能力極限狀失效：例如構(gòu)件或連接的強(qiáng)度破壞,、脆性斷裂，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定性,，幾何不變體系變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系,、或不適于繼續(xù)承載的過度變形等;

b.正常使用極限狀態(tài)失效：例如影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用或外觀的變形,、振動(dòng),，影響正常使用或耐久性能的局部損壞等；

以《GB 50068-2018》為原則,，支吊架結(jié)構(gòu)應(yīng)采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,，以可靠指標(biāo)度量結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度，采用分項(xiàng)系數(shù)的設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行設(shè)計(jì),。具體的荷載分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)以建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ),，綜合各建筑、構(gòu)筑物的荷載規(guī)范,、以及機(jī)電暖通專業(yè)的設(shè)計(jì)規(guī)范,。在需要進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)考慮《GB 50981 建筑機(jī)電工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》,；具體的材料,、構(gòu)件、及連接的安全系數(shù),，應(yīng)基于現(xiàn)行《GB 50017 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《GB/T 50018冷彎薄壁型鋼技術(shù)規(guī)程》,，以及產(chǎn)品規(guī)范，綜合廠家產(chǎn)品特性,，同樣以概率理論為基礎(chǔ)衡量裝配式支吊架零件及組件的可靠度得出相應(yīng)安全系數(shù),。

結(jié)構(gòu)分析

從現(xiàn)在市面上常見的裝配式支吊架構(gòu)件來看，大部分構(gòu)件為冷彎薄壁型鋼構(gòu)件,，從安全及設(shè)計(jì)便捷角度考慮,，采用一階或二階彈性分析方法是比較合理的。而支吊架的型式相對(duì)而言較為復(fù)雜,，可采用桿系模型對(duì)支吊架結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析,，以便得到各單元比較準(zhǔn)確的受力；同時(shí),，由于連接件的受力表現(xiàn)形式比較復(fù)雜,，傳力性質(zhì)不一定是完全的剛接或鉸接，支吊架結(jié)構(gòu)分析可多考慮桿件連接節(jié)點(diǎn)為鉸接,，以確保安全,。這也符合我國(guó)現(xiàn)行《GB 50017 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《GB/T 50018冷彎薄壁型鋼技術(shù)規(guī)程》的分析方法,。

桿件及連接件設(shè)計(jì)

對(duì)于裝配式支吊架結(jié)構(gòu)的桿件：比如說單管式支吊架的吊桿、門式支吊架的橫梁和立柱,、或者抗震支吊架的斜撐等,，應(yīng)根據(jù)桿件鋼材材質(zhì)及桿件截面特性，參考我國(guó)現(xiàn)行中受彎,、受壓,、受拉以及復(fù)合受力如拉彎、壓彎的桿件設(shè)計(jì)方法,，進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性設(shè)計(jì),。

然而，裝配式支吊架桿件與桿件,、管部件與管線,、管部件與桿件的連接形式有別于傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接的方式，因此,，在上述兩本鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范中并無依據(jù),。

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，裝配式支吊架的連接節(jié)點(diǎn)承載力和剛度由基于概率分布理論的試驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理方式確認(rèn),，這種思路也與我國(guó)可靠度標(biāo)準(zhǔn)一致,。

在上文所提到的現(xiàn)有兩本產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 38053-2019裝配式支吊架通用技術(shù)要求》《GB/T 37267-2018建筑抗震支吊架通用技術(shù)條件》中給出了部分連接或系統(tǒng)的承載力的測(cè)試和取值方法，例如：對(duì)于角連接件位于門式支吊架槽鋼上部和下部的情況,，其承載力性能應(yīng)通過如下圖所示的試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試,。

而角連接件位于槽鋼上部及下部承載力的設(shè)計(jì)值，是分別通過相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,，進(jìn)行基于概率理論的分析來的標(biāo)準(zhǔn)值,，再除以規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)得出。

裝配式支吊架與結(jié)構(gòu)主體連接的設(shè)計(jì)分為兩大類：混凝土結(jié)構(gòu)的連接和鋼結(jié)構(gòu)的連接,。對(duì)于和混凝土結(jié)構(gòu)的連接,，現(xiàn)在最常用的連接方式是錨栓連接，可參考《JGJ 145-2013 混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》,；對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的連接件承載力,，也應(yīng)參考相應(yīng)連接件實(shí)際的連接形式和試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果。

小結(jié)

裝配式支吊架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),，應(yīng)該綜合考慮管線及設(shè)備對(duì)裝配式支吊架產(chǎn)生的荷載作用,，對(duì)支吊架進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，再依據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范及產(chǎn)品規(guī)范對(duì)桿件和連接件進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算,。如果發(fā)生極限狀態(tài)失效,，則采用承載力更高，或剛度更大的構(gòu)件替換,，來避免在支吊架的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)發(fā)生極限狀態(tài)失效,。

以這種方式來進(jìn)行裝配式支吊架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理,、安全適用,、確保質(zhì)量的要求的。