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我國地震帶的活動(dòng)較為頻繁，從而也會(huì)產(chǎn)生十分嚴(yán)重的地震災(zāi)害，如若地震發(fā)生必然會(huì)造成巨大的人員和財(cái)產(chǎn)傷亡損失。地震有著時(shí)空活動(dòng)不均勻、頻度高等特點(diǎn)，近些年來，我國地震局統(tǒng)計(jì)，近三年總計(jì)發(fā)生5級以上地震約60多次，造成經(jīng)濟(jì)損失超過150億元，而其中因?yàn)榉墙Y(jié)構(gòu)構(gòu)件損壞所導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失過半，尤其是我國城市中因此而導(dǎo)致的此生災(zāi)害占有更大的損失比例。而抗震支架作為非結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震設(shè)計(jì)中重要的組成部分，其抗震性能需要重點(diǎn)研究，基于此，文章就管道抗震支吊架地震動(dòng)模擬進(jìn)行探討。

在本文研究中，針對DN150管道抗震支吊架的地震動(dòng)模擬進(jìn)行研究，確定支架關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)與抗震性能的關(guān)系，從而對抗震支吊架設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化提供幫助，促使其保證抗震性能的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)便捷化、輕量化的設(shè)計(jì)。

1、側(cè)向抗震支吊架三維模型單元建立

管道系統(tǒng)非常龐大且錯(cuò)綜復(fù)雜，如此研究管道的系統(tǒng)抗震具有非常高的難度，因此，在盡可能接近實(shí)際情況的條件下，降低研究難度，文章設(shè)計(jì)承重支吊架間距為4m，側(cè)向抗震支吊架間距為6m，縱向抗震支吊架間距為12m，構(gòu)建管道抗震系統(tǒng)分析單元，其中主要由12m的DN150管道組成，有承重支吊架3套，側(cè)向抗震支吊架2套，三種材料均為Q235B。具體如圖1所示。

圖1 管道系統(tǒng)分析單元

2、抗震支吊架模態(tài)分析

管道系統(tǒng)在地震中如若發(fā)生損害，其所受的地震力一般不會(huì)超過抗震指導(dǎo)價(jià)材料的屈服極限，而對管道系統(tǒng)被破壞的原因進(jìn)行分析，主要是因?yàn)楣艿老到y(tǒng)固有頻率，地震傳遞到地面頻率兩者的頻率非常接近，從而會(huì)在兩者間產(chǎn)生共振，從而導(dǎo)致管道系統(tǒng)被破壞。而地震波的大小存在明顯的隨機(jī)性，地震波傳遞到地面所形成的頻率與建筑場地類型、地震強(qiáng)度等多方面都有著直接關(guān)系，一般來說，會(huì)保持在0.1Hz到10Hz之間。一般情況下，地震強(qiáng)度越小，而震中距越遠(yuǎn)的情況下，所形成的的地震頻率也就越低，但如若此時(shí)管道系統(tǒng)的固有頻率也很低的情況下，必然會(huì)有共振的現(xiàn)象產(chǎn)生，繼而就會(huì)導(dǎo)致管道遭到破壞，從而產(chǎn)生次生災(zāi)害?；诖?，必須要識別管道系統(tǒng)的固有頻率。

2.1 整體抗震支吊架模態(tài)分析

在ABAQUS中，將三維模型倒入其中，同時(shí)對不同零件接觸的關(guān)系進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)需要?jiǎng)澐窒鄳?yīng)的網(wǎng)格，固定約束承重支架、抗震支吊架、屋頂三者的連接位置，抗震支吊架、承重支架材料的參數(shù)如表1所示。

對整體管道的前八階固有頻率、振型進(jìn)行仔細(xì)觀察，其中可以發(fā)現(xiàn)6.179Hz的固有頻率，其小于10Hz，在地震頻率范圍內(nèi)，從而發(fā)生共振的可能性更大，管道系統(tǒng)單元固有頻率腳下主要有三方面原因，第一，固定位置少且固定點(diǎn)間距較大；第二，支架構(gòu)件采用的是細(xì)長的桿件，從而構(gòu)件自身就很容易發(fā)生振動(dòng)；第三，管道質(zhì)量太大，從而沒有足夠的固定位置。基于此，管道系統(tǒng)單元很像用線吊著的管，從而發(fā)生擺動(dòng)可能性很大，因此，在地震中就容易有共振產(chǎn)生，從而對管道系統(tǒng)產(chǎn)生損壞。

2.2 單個(gè)抗震支吊架模態(tài)分析結(jié)果

在ABAQUS中將單個(gè)的抗震支吊架三維模型導(dǎo)入其中，同時(shí)需要在屋頂、抗震支吊架、管箍三者的連接位置設(shè)定相應(yīng)的固定約束，具體的材料參數(shù)與整體抗震支吊架的三維模型模態(tài)分析相同。

總體來說，從提升管道系統(tǒng)固有頻率的研究中，對抗震支吊架性能進(jìn)行研究，從而就可以達(dá)到對抗震支吊架性能優(yōu)化的目標(biāo)。并且，如若改變抗震支吊架的結(jié)構(gòu)參數(shù)整體結(jié)構(gòu)一階固有頻率變化并不明顯，但是戰(zhàn)隊(duì)的那個(gè)抗震支吊架一階固有頻率就有顯著的變化，并且整體分析中修改模型不僅復(fù)雜且有較大的工作量，如若要簡化計(jì)算，在研究的過程中，則主要以側(cè)向抗震支吊架的模態(tài)分析結(jié)果為主。

在本文研究中構(gòu)建了抗震支吊架三維模型，將預(yù)先元分析模型導(dǎo)入ABAQUS中，以模態(tài)分析得到相應(yīng)的頻率、加速度等響應(yīng)，抗震支吊架可以有效抵抗地震波，對無抗震支吊架與有扛著支吊架兩端固定分析可以看出，斷電最大應(yīng)力值為8.7MPa，降低幅度為64.34%，降低了3.1MPa，而中點(diǎn)應(yīng)力從3.4MPa降低到0.8MPa，整體降低幅度為76.47%；最大加速度從143.69.5mm/s2降低到4627.94mm/s2，降低幅度為67.79%等等，所有的指標(biāo)都在明顯降低，如此就可以證明抗震支吊架可以有效抵抗地震動(dòng)。

總結(jié)：綜上所述，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，很多人員密集基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用了大量的大型機(jī)電設(shè)備，如火車站、地鐵站等，從而該區(qū)域的風(fēng)管、水管等系統(tǒng)都非常龐大且復(fù)雜，同時(shí)在地震過程中非常容易出現(xiàn)損害，從而會(huì)造成不可挽回的大量人員傷亡?；诖?，對于抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行研究具有必要性。在地震發(fā)生的過程中，抗震支吊架可以將管道所受到的地震力傳遞給建筑結(jié)構(gòu)，以此為基礎(chǔ)來有效避免管道發(fā)生損壞，繼而減少地震所帶來的次生災(zāi)害。但是在具體建筑施工的過程中，經(jīng)常性會(huì)因?yàn)楣芫€系統(tǒng)過于復(fù)雜，且安裝空間過于狹小、抗震支吊架自身結(jié)構(gòu)占用空間大等多方面問題，導(dǎo)致抗震支吊架無法按照原有設(shè)計(jì)進(jìn)行安裝操作，因此，對于抗震支吊架的設(shè)計(jì)有必要進(jìn)行優(yōu)化，從而才可以保證實(shí)現(xiàn)輕量化、便捷化的需求。