建筑機電抗震設防關鍵技術探討

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1抗震支吊架的規范體系

建筑機電抗震設防主要依賴于抗震支吊架，它基于地震荷載力學，將機械和電氣設施牢固地連接到建筑結構上，限制管道和設備的位移，控制設施振動，主要目的就是盡量減小或規避地震造成的人員生命和財產的損失。近年來，幾次重大地震造成了嚴重損失，建筑機電抗震設防得到了行業主管部門的重視，并誕生了抗震支吊架設計、生產、施工驗收的規范標準，但是目前只有一本設計方面的國家標準，產品和施工都是行業及協會標準，缺少安裝施工的國家標準，因此可以說抗震支吊架屬于新生的事物還未形成了一個完整的體系，有待進一步探索和完善。設計規范：《建筑機電工程抗震設計規范》（GB50981—2014）。產品規范：《建筑機電設備抗震支吊架通用技術條件》（CJ/T476—2015）（行業推薦標準）。施工規范：《抗震支吊架安裝及驗收規程》（CECS420：2015）（協會標準）。

2抗震支吊架的重要性

中國大部分地區處于地殼活躍的板塊上，大型地震頻發，給人民群眾造成了無可估量的損失，減輕、規避地震的危害是一個一直在研究的課題。機電抗震支架用于建筑水風電和機械設施的地震水平和縱向波浪特性和抗震要求，例如消防、給水、排水、通風管道和電纜，增強建筑物的機電設施與建筑結構之間的連接，并通過限制機電工程設施的位移來控制設施的振動，為了抗震設防的目的，負載被傳遞到承重結構上的各種部件或裝置上。機電設施如給排水、通風、消防、電力等抗震加固后，在發生常規等級的地震時，可以規避和減小地震的破壞效果，并預防二次災害，從而保護人員生命和財產安全。根據國內外已經安裝抗震支吊架的項目的試驗結果，抗震支吊架在減少次生災害，保護人員生命和財產安全方面效果明顯。

3抗震支吊架與傳統固定支架的區別

常規的管道支吊和吊架形式多樣，主要以重力為主要荷載，主要承受的是垂直荷載力，而側向承受力較弱。所以當橫向擺動相對較大的時，很可能損壞與承載支架相鄰的設備。承重支架在使用中缺乏抵御水平地震作用力，在地震發生時容易損壞。機電抗震支架和吊架主要承擔管線水平方向的負荷，并改變管線系統動力特性，由柔變剛，可以有效減少地震發生時的影響，并使縱向和橫向作用力平衡，以這種方式，有效地避免了由不平衡力引起的損壞。由此可以看出，普通支吊架和抗震支吊架發揮的作用并不對等，在實際運用中同時存在，不存在相互替代的情況。

4抗震支吊架系統的應用范圍

《建筑機電工程抗震設計規范》（GB50981—2014）第1.0.4條規定抗震設計烈度為6度及6度以上地區的建筑機電工程必須進行抗震設計。6度抗震設計烈度地區包括武漢、長沙、三亞、畢節、貴陽等；7度抗震設計烈度地區包括上海、廣州、成都、鄭州、濮陽、臺前、漢中等；8度抗震設計烈度地區包括北京、西安、蘭州、?？凇⒗_、安陽等。由以上規定可知，大部分一線和二線城市都需要增加抗震支吊架的安裝。以中交第四公路工程局有限公司某項目為例，設計圖紙都明確了要安裝機電抗震支吊架。在檢查的過程中，項目部也發現了部分安裝機電抗震支吊架的實例，比如漢中高鐵站地下停車場，一個三線城市都已經普及抗震支吊架的安裝，說明國家對建筑抗震支吊架的要求越來越高，越來越重視，這就要求項目部要與時俱進，了解學習這方面的知識。

5抗震支吊架的造價

《建筑機電工程抗震設計規范》（GB50981—2014）是2015年開始實行的規范，但是各省份組價實行的是2012年的定額，里面沒有抗震支吊架的子目，招投標的工程量清單中往往會遺漏這部分工作內容，加之施工單位技術人員對抗震支吊架的了解不多，因此往往造成漏項，給公司造成一定的經濟損失。以中交第四公路工程局有限公司承建的某劇院為例，根據專業公司深化出來的機電抗震支吊架圖紙，抗震支吊架數量如下：水管321個、風管176個、橋架269個、多管共用支架80個，工程造價計算如下：水管：321個×（831+200）元/個=330951元風管：176個×（1047+200）元/個=219472元橋架：269個×（1206+200）元/個=378214元共用：80個×（1385+400）元/個=142800元水管+風管+橋架+共用=330951+219472+378214+142800=1071437元劇院機電總造價約2100萬元，機電抗震支吊架約占機電總造價的4.85%。投標報價漏項將給公司帶來較嚴重的損失。6抗震支吊架的設置原則按照規范規定必須在下列系統中安裝抗震支吊架。（1）大于DN50的生活和生產供水、消防供水、供暖及空調循環水等管道系統。（2）懸吊管道中重力大于1.8kN的設備。（3）內徑大于60mm的電氣配管。（4）重力大于149N/m的電纜橋架和母線槽。（5）通風空調系統中截面積0.38m2以上和圓形直徑0.7m以上的管道。（6）所有防煙排煙風道、事故通風風道及相關風機設備。從規范中可以看出，不是所有管道都必須安裝抗震支吊架。截面積和重量越大的管道及設備發生地震時墜落造成人員及財產損失越大，這部分管道及設備必須安裝抗震支吊架。

7抗震支吊架的設置方法

（1）根據抗震支吊架限制管道位移的方向，分為側向支撐和縱向支撐。側向支撐主要用來抵御側向水平地震力的作用，縱向支撐則是用來抵御縱向的作用力。設置距離不應超過規范的規定。（2）抗震支吊架設置的其他要求：①不應設置在可能發生使用功能障礙的部位；②水平管道兩端應設置水平和縱向抗震支架和吊架，以便安裝柔性補償器和伸縮縫補償裝置；③當水平管道通過垂直管道與地面設備連接時，管道與設備之間應采用柔性金屬連接；④抗震支吊架與砼結構應采用地腳螺栓連接，與鋼結構應采用焊接或螺栓連接，用于將設備連接到地面的膨脹螺栓或螺栓應固定在墊層下的結構樓板上。

8抗震支吊架的選型

抗震支吊架的選型要經過嚴格的機械計算，根據相關特殊標準的要求進行綜合分析確定。一般要經過下列步驟進行選型：確定抗震支架的位置和取向→確定設計荷載要求→基于抗震支架與結構的連接布置、架桿與垂直方向的夾角以及計算出的設計荷載，選擇抗震支吊架的規格型號及關鍵參數。由于抗震支吊架選型方面的資料比較缺乏，設計單位在施工圖紙上一般只標示出抗震支吊架的設置距離，對于材質、結構形式等信息要求施工單位進行深化。對于施工單位來說，選型有一定的難度，因此建議由專業公司依據自身產品的力學性能提供科學嚴謹的力學計算及驗算選型等，最后由業主和設計單位進行確認。

9抗震支吊架制作要求

（1）組成抗震支吊架的所有構件應采用成品構件，連接緊固件的構造應便于安裝和拆卸，混凝土、鋼結構、木結構等需采取可靠的固定形式。（2）抗震支吊架應符合下列要求：①切口端面不垂直度小于等于工件厚度的10%，且≤2mm；②支吊架的螺栓孔應用鉆床或者手電鉆加工，不得使用氣焊火焰割孔，孔的加工偏差不得超過其自由公差；③滑動或滾動抗震支架的滑道加工后，應該采取保護措施，防止劃傷或者碰損；④管道支吊架的角焊縫應該焊肉飽滿，過度圓滑，焊腳高度不低于薄件厚度的1.5倍，焊接變形必須進行矯正；⑤制作合格的抗震支吊架，應做好標識和成品保護。10抗震支吊架安裝要求（1）抗震支吊架的施工步驟：測量→下料→吊點脹栓（或擰爆）安裝→垂直向吊桿安裝→橫擔（或管卡）安裝→側向、縱向加固件安裝。（2）對大面積使用的一些支吊架宜先做樣板，以點帶面。（3）安裝要求：加工應規整，位置應正確，埋設平整牢固；支架與管道連接緊密、牢固；當各種管材為綜合支架時，綜合支架間距取大管設置間距，小管再補充單獨的支吊架；吊桿的絲扣伸出螺母的長度應是螺母直徑的1/2為宜。11抗震支吊架安裝關鍵點部分項目機電安裝進場后，抗震支吊架的圖紙深化或者產品還沒有生產出來，這種情況對整個項目進展影響不大。這是因為普通支吊架和抗震支吊架是兩個完全不同的系統，普通支吊架要隨著管道和設備安裝同步進行，抗震支吊架的安裝可以放在最后，等管道安裝完畢后再按照規范規定的距離和選定的型號進行安裝即可。

文章通過對機電抗震支吊架關鍵技術進行闡述，將零散的知識點系統化，提煉出機電抗震支吊架的選型安裝關鍵技術質量控制點，以供同行參考，幫助大家規避技術風險、少走彎路，最終實現工程順利交工。

參考文獻：

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[2]GB50019—2015,工業建筑供暖通風與空氣調節設計規范[S].

[3]GB50981—2014,建筑機電工程抗震設計規范[S].

[4]CJ/T476—2015,建筑機電設備抗震支吊架通用技術條件[S].

[5]CECS420:2015,抗震支吊架安裝及驗收規程[S].

作者:宋穎召 單位:中交第四公路工程局有限公司