本發明涉及非結構構件抗震性能研究領域，尤其是涉及一種吊頂系統的抗震設計方法。
背景技術：
1、歷次地震災害調查結果顯示，主體結構在震后的損傷程度可能較輕但建筑中的非結構構件遭受了非常嚴重的破壞，說明非結構構件的抗震能力很差。非結構構件的破壞不僅會導致較大的經濟損失和建筑物使用功能中斷，還會對震后建筑功能的恢復產生影響。吊頂作為在建筑中廣泛應用的一類非結構構件，在地震作用下易發生嚴重破壞，典型的破壞特征包括節點失效、面板掉落甚至整體垮塌。因此，提高吊頂系統的抗震性能對減輕地震災害損失和維持建筑的正常使用功能具有重要意義。對吊頂系統進行合理的抗震設計是實現該目標的重要方法。
2、當前，國內外抗震規范大多對吊頂的抗震構造措施進行規定，缺乏定量的抗震設計方法。我國抗震規范規定采用等效側力法計算吊頂承受的地震作用大小，但如何根據該地震作用指導吊頂的抗震設計并不明確。此外，等效側力法未考慮非結構構件與周邊結構的相互作用。然而，邊界條件對吊頂的抗震性能影響顯著，吊頂在地震作用下的破壞往往從其端部開始，如龍骨端部從邊龍骨上脫落，或端部劇烈碰撞行為引起的龍骨節點失效，或龍骨內力在帶有抗震夾的邊界處累積過大引起龍骨節點失效等。因此，通用的等效側力法并不直接適用于吊頂系統的抗震設計。
3、亟需提供一種吊頂系統的抗震設計方法，來解決上述問題。
技術實現思路
1、本發明的目的在于提供一種吊頂系統的抗震設計方法，通過對吊桿的豎向承載力、吊頂系統在水平地震作用下的位移和龍骨節點承載力進行驗算，確定滿足抗震承載力要求的吊頂系統。
2、為實現上述目的，本發明提供了一種吊頂系統的抗震設計方法，包括以下步驟：
3、s1：確定吊頂尺寸，根據吊頂所在建筑房間的平面尺寸，確定吊頂的長度 l ceil和寬度 w ceil，根據房間的凈空要求、吊桿長度變化對吊頂抗震性能的影響規律以及與吊頂共同安裝的暖通空調等設備的高度，確定吊桿的長度，吊桿的長度為吊頂高度；
4、s2：計算吊頂質量，確定吊頂產品的類型、構件規格和構造形式，確定吊桿、面板、主龍骨、次龍骨和橫撐龍骨構件的尺寸和單位質量，結合s1中得到的吊頂尺寸，計算得到吊桿的數量 n tr，公式如下：
5、；
6、根據單根構件的質量和數量，計算得到吊頂模型的總質量 m；
7、s3：驗算吊桿的豎向承載力，根據吊桿的截面面積 a和材料的屈服強度 fy，吊桿豎向承載力的驗算公式如下：
8、；
9、若驗算公式成立，表示吊桿的豎向承載力滿足要求；若驗算公式不成立，調整吊桿的直徑 d直至豎向承載力滿足驗算公式為止；
10、基于吊桿的長度 l、直徑 d以及根據其兩端約束條件確定的，對吊桿的受拉和受壓長細比進行驗算，公式如下：
11、
12、s4：計算吊頂在多遇地震作用下承受的地震作用；
13、s5：根據受力特征計算吊桿的側向剛度；
14、s6：計算吊頂在水平地震作用下的位移；
15、s7：確定吊頂所在樓層的pfa；
16、s8：確定間隙寬度的上下限；
17、s9：根據s7中計算得到的樓層pfa和龍骨內力計算公式，得到避免龍骨節點發生破壞的間隙寬度 w，結合s8中確定的間隙寬度的上下限，設定一個允許吊頂發生碰撞但避免吊頂發生破壞的 w值，結束吊頂系統設計。
18、優選的，s4中根據等效測力法的計算公式，計算得到吊頂在多遇地震作用下承受的地震作用 f：
19、；
20、式中： f為非結構構件重心處的水平地震作用標準值；為非結構構件功能系數，取值設置為1.0；為非結構構件類別系數，取值設置為0.9；為狀態系數，取值設置為2.0；為位置系數，按照建筑的頂點取值設置為2.0；為地震影響系數最大值，根據吊頂所在建筑的抗震設防信息確定； g為吊頂的重力。
21、優選的，s5中單根吊桿的側向剛度 k根據受力特征進行計算，與上下端的連接方式有關，對于單層吊頂中的吊桿，上端錨固在結構樓板中，下端采用吊件或螺釘固定在龍骨構件上，在上述邊界條件下，吊桿的上端視為固定支座，下端視為滑動支座，單根吊桿的側向剛度 k按下式計算：
22、；
23、式中： e為鋼材的彈性模量； i為吊桿的截面慣性矩； l為吊桿的長度。
24、優選的，s7中結構底層的加速度放大系數為1.0，結構頂層的加速度放大系數取2.0，中間樓層按照高度進行線性插值，吊頂所在的樓層的pfa按照下式計算：
25、；
26、式中： z為吊頂的安裝位置所在的高度； h為主體結構的高度；pga為吊頂所在地區的峰值地面加速度。
27、優選的，s8中確定龍骨端部間隙寬度的大小時，需要同時避免龍骨端部從邊龍骨上脫落或龍骨節點在碰撞作用下發生破壞；
28、為防止龍骨端部從邊龍骨上脫落，根據邊龍骨的翼緣寬度 dw和安全系數 a，限值 dlim的計算公式為：
29、；
30、吊頂端部間隙寬度的最小值 wmin為：
31、；
32、式中： l為吊桿的長度，為主體結構在多遇地震作用下的層間位移角限值；
33、端部間隙 w寬度的范圍為：。
34、優選的，s9中將吊頂在水平地震作用下的位移 d與間隙寬度上限值 dlim進行比較，判定吊頂系統在邊界處是否會發生碰撞行為；
35、吊頂在水平地震作用下的位移 d按照下式計算：
36、；
37、式中：為吊頂承受的水平地震作用； k為單根吊桿的側向剛度； n為吊桿的總數量；
38、若，代表龍骨端部不會與邊龍骨發生碰撞，此時將間隙寬度值設為 dlim；
39、若吊頂在水平地震作用下的位移 d> dlim，代表吊頂會與周邊構件發生碰撞，需設計合適的間隙寬度 w以避免龍骨節點發生破壞，具體過程如下：
40、預先通過大量的數值計算獲取龍骨節點承載力與pfa的關系圖，擬合得到吊頂在不同面積和不同間隙寬度下的龍骨承載力 f與pfa的計算公式：
41、；
42、式中：和為擬合系數； f p為龍骨節點承載能力，通過試驗結果得到；
43、根據s7中計算得到的樓層pfa以及龍骨內力計算公式，得到避免龍骨節點發生破壞的間隙寬度 w，結合s8中確定的間隙寬度的上下限，設定一個允許吊頂發生碰撞但避免吊頂發生破壞的 w值。
44、優選的，若無法找到適合的間隙寬度值使得龍骨節點的承載能力滿足要求，將吊頂邊界條件設計為兩邊固定兩邊半自由型，對靠近固定端的龍骨中節點的承載力進行驗算。
45、優選的，驗算過程如下：預先通過大量的數值計算獲取兩邊固定兩邊半自由型吊頂的龍骨節點承載力與pfa的關系圖，擬合得到吊頂在不同面積下龍骨承載力 f與pfa的計算公式，根據s7中計算得到的樓層pfa以及龍骨內力計算公式，驗算龍骨節點是否發生破壞，若龍骨節點的承載能力滿足要求，結束吊頂系統設計；
46、若龍骨節點的承載能力不滿足要求，對吊頂系統進行增設抗震支撐或減震支撐的專項設置。
47、因此，本發明采用上述的一種吊頂系統的抗震設計方法，技術效果如下：
48、（1）本發明通過將吊頂系統簡化為單自由度體系并結合等效側力法的計算結果，即可判定吊頂系統是否會在邊界處發生碰撞行為。
49、（2）本發明根據預先擬合得到的龍骨承載力與樓面峰值加速度的計算公式，即可判定龍骨節點在不同類型邊界條件下是否會發生破壞。
50、（3）本發明對具有不同面積的吊頂龍骨節點承載力均能進行驗算，并能對吊頂的邊界條件進行設計。