沟槽式卡箍消防管道系统抗震性能分析

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1、专业学位硕士学位论文沟槽式卡箍消防管道系统抗震性能分析Anti-seismicBehaviorAnalysisofFireProtectionPipeNetworkinGroovedCouplingsStyle作者姓名：高峰工程领域：机械工程学号：41504061指导教师：孙伟教授彭铄高级工程师完成日期：2017年12月大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要管道系统是消防工程领域的核心组成部分，其位置关键和重要程度高，反映消防工程系统的安全性。在地震灾害过程中，建筑物会因结构承载力不足、结构

2、丧失整体性、地基失效等引起各种破坏，加以不同种类的地震波多点冲击使得管道系统振动极其剧烈，受力性态及运动规律极其复杂，导致消防管道系统在未达到预定寿命指标前多处部位出现泄漏破裂的严重工程问题。其主要原因是在上述极度情况下很难预测管道系统的随机运动及失效模式，在地震波强冲击情况下很难达到管道系统的抗震设防要求。所以，将消防管道系统的动态特性及抗震性能进行分析与研究，具有较大的理论价值及工程意义。本文以沟槽式挠性卡箍消防管道系统为例，对其抗震性能展开了深入地研究与探讨，主要研究内容和结论如下：（1）地震作用影响下消防管道系统耗能抗震原理：综合考虑地震波随机振动

3、激励、粘弹性材料的滞回耗能机理、挠性卡箍与管端之间的间隙等内外部因素的影响，建立橡胶密封圈的应力与应变关系式、卡箍粘弹性阻尼器的结构恢复力模型，并提出基于能量守恒原理的能量转化方法，推导消防管道系统的能量反应方程与地震运动微分方程，进而分析其耗散地震动能量模式，为消防管道系统有限元抗震模拟提供了理论模型基础。（2）消防管道系统的抗震设防要求与抗震分析方法：按照我国建筑机电工程抗震设计规范的要求，基于振型分解反应谱及时程分析法的定义，结合消防管道系统的构造及地震运动微分方程，建立了多质点体系消防管道系统动力学模型简图，推导质点位移计算公式及拟静力方程，进而揭

4、示了属于消防管道系统的反应谱与时程分析方法，为消防管道系统的抗震案例分析提供理论方法。（3）消防管道系统抗震性能案例分析：为进一步验证本文模型及方法的有效性及实用性，选取实际案例，基于ANSYSWorkbench有限元分析软件，对本文模型进行模态分析、反应谱分析，并分别选取埃尔森特罗、塔夫特、人工模拟合成地震波对本系统进行时程分析，对比反应谱分析与时程分析的结果，分析模拟结果是否达到我国建筑机电工程抗震设计规范要求，并对本文模型进行抗震实验，用实测的位移与加速度数据验证时程分析模拟结果的准确性和可信度。关键词：消防管道系统；卡箍粘弹性阻尼器；反应谱分析；时

5、程分析；抗震实验-I-沟槽式卡箍消防管道系统抗震性能分析Anti-seismicBehaviorAnalysisofFireProtectionPipeNetworkinGroovedCouplingsStyleAbstractPipenetworkisacorecomponentinfireprotectionengineeringfieldwiththekeypositionandhighimportance,whichcanreflectthesecurityperformanceoffireprotectionengineeringandsyste

6、m.Duringtheearthquakedisaster,thebuildingscancauseseveralkindsofdamagesduetoinsufficientstructuralbearingcapacity,lossofstructuralintegrity,foundationfailureetc.Also,thevibrationofpipenetworkisextremelyseverebecauseofthemulti-pointimpactfromdifferentkindsofseismicwaves.Forthisreas

7、on,thepipingstressstateandmovementlawisextremelycomplex,whichleadstosevereengineeringfaultbytheleakageandbreakdownbeforethescheduledlifeindex.Themaincauseisthatstochasticmotionandfailuremodeofthepipenetworkundertheextremeconditionsarehardtoforecast,whichisextremelydifficulttomeett

8、herequirementsofanti-seismicdesig