試述抗震支吊架結構在城市軌交系統中的應用

王海忠

【摘要】城市軌交系統因其自身的特殊性不得不考慮自身震動及地震這些重要因素所帶來的影響，故抗震支吊架結構的引入不可謂是重要的一環。本文通過上海16號線周浦東站及鶴沙航城站，對抗震支吊架系統的實際應用進行詳細的說明，并列舉該結構在軌交系統中存在的不容忽視的問題。

【關鍵詞】抗震支吊架；城市軌交系統；實際應用

在軌交工程的設計過程中，為保障項目質量，必須考慮到地震的極大破壞力及其帶來的巨大損失這一因素，此外還要考慮軌交運行時產生的震動對機電系統造成的影響，這就對軌交工程的設計提出了更高的要求。為達到這一目標就必須積極采取措施或采納具有革命性的技術，其中抗震支吊架的引入不僅能夠提升軌交系統的整體抗震性能，也使其運營更加穩定與安全。本文結合上海16號線周浦東站及鶴沙航城站，詳細闡述抗震支吊架結構在軌交系統中的作用及所遇到的難題。

1、抗震支吊架概述

抗震支吊架在地震多發國家已具有多年發展歷史，但在我國尚屬新興技術之一。抗震支吊架可用于排水、消防、暖通空調、電氣、燃氣等機電工程，主要荷載以地震力為主，一旦設防烈度的地震來襲，該結構能將槽盒、管道等設備的地震作用傳送至結構體。再者目前軌道交通車輛在運行當中產生的震動對普通支架及管線會帶來重大影響，短時間內可能不會造成破壞，但是時間一長將會帶來重大安全隱患。傳統的支吊架系統是將重力作為主要的荷載，這兩種技術在同一工程內的設置并不重復，且可起到相輔相成的效果。

2、需要進行抗震設防的部位

懸吊管道中重力大于1.8KN的設備；DN65以上的生活給水、消防管道系統；矩形截面積大于等于150N/m的電纜梯架、電纜槽盒、母線槽；防排風風道、事故通風風道及相關設備。

3、抗震支吊架布置原則

a.支吊架布置中的風、水、電等專業抗震支吊架間距應該按照表1選擇，其中抗震綜合支吊架間距取各專業抗震支吊架間距的最小值。

b.每段水平直管道應在兩端設置側向抗震支吊架。

c.當兩個側向抗震支吊架間距超過最大設計間距時，應在中間增設側向抗震支吊架。

d.每段水平直管道應至少設置一個縱向抗震支吊架，當兩個縱向抗震支吊架距離超過最大設計間距時，應按表1要求間距依次增設縱向抗震支吊架。

e.剛性連接的水平管道，兩個相鄰的抗震支吊架間允許縱向偏移值。應符合下列規定：

水管及電線套管不得超過最大側向支吊架間距的1/16；

風管、電纜梯架、電纜托盤和電纜槽盒不得超過其寬度的兩倍。

f.水平管道應在離轉彎處0.6m范圍內設置側向抗震支吊架；若斜撐直接作用于管道，其可作為另一側管道的縱向抗震支吊架；距下一縱向抗震支吊架間距應按下式計算：

L=（（L1+L2））/2+0.6

式中： L為距下一縱向抗震支吊架間距（m）； L1為縱向抗震支吊架間距（m）；

L2為側向抗震支吊架間距（m）。

g.水平管線通過垂直管線與地面設備連接時，管線與設備之間采用柔性連接。水平管線距垂直管線600mm范圍內設置側向支撐。垂直管線底部距地面大于0.15m應設置抗震支撐。

4、抗震支吊架結構的安裝

抗震支吊架結構在城市軌交系統中需注意以下幾點安裝要求：

首先，計算地震力荷載時，尤其是水平地震荷載力，無需考慮其它影響因素，只需要將滿負荷重量數據作為計算數據即可。

其次，抗震支吊架需將熱脹冷縮因素納入考量范圍以內，且不可限制管線由于熱脹冷縮而產生的應力。在挑選縱向吊架的構件上，應盡量選擇具備抵抗熱脹冷縮應力的構件型號。對于專用于保溫管線的抗震支吊架，其尺寸要按照保溫以后的大小來量定。

第三，管線與電線套管可在適當范圍內縱向偏移，但必須保持在最大側向支撐間距的1/16以內，風管的偏移角度不可大于其寬度的兩倍。水平管道如遇直角轉彎就需要布置抗震支吊架。管線如遇建筑物沉降縫，抗震支吊架結構需及時做出有關沉降位移的設計布置。在安裝縱向或側向的斜撐時，以45度為最適宜角度，且必須大于30度。

最后，不論是縱向斜撐或側向斜撐，斜撐偏離2.5度均不會對水電風系統的單管或者是門形吊架等多管共用產生影響。

5、抗震支吊架的實際應用

5.1工程概況

上海軌交16號線周浦東站為高架二層側式車站（包含地下電纜夾層）：地面一層為站廳層，地上二層為站臺層。車站總長度146.6米，總寬為22.7米，建筑高度小于24米，總建筑面積8150.8 。

鶴沙航城站為高架三層側式車站（包含地下電纜夾層）：地面一層為設備層，地面二層為站（上廳層，地上三層為站臺層。車站總長為144.4米，總寬為23.26米，建筑高度小于24米，總建筑面積8823 。

5.2抗震支吊架結構技術要點

該項工程于2012年6月1日開工，2013年12月底全部竣工停車。軌道交通16號線工有13座車站，其中在春節裝飾3標分別是羅山路站、周浦東站、鶴沙航城站，其中周浦東站、鶴沙航城站高架區間進車站部分都是采用新型U型梁設計，與之連接的是車站站臺，站臺時現澆的混凝土結構，考慮到該梁底部不允許承載受力，站廳公共區域正好處于U型梁底部，從變電所及水泵房等設備房內管線需要從站臺箱梁底部穿越站廳公共區域，最終到達管理用房。

由于箱梁內有預應力系統，管線支架打膨脹螺栓容易造成損壞，采用預埋槽件的方法事將槽件預埋于梁底部作為支架連接點，使用與之配套的T型螺栓連接、固定外部的機電管線，預埋槽件系列產品具有動態、靜態承載力高，抗沖擊力強、易于調整等特點，并采用了國際最先進的多元合金滲層技術，大幅延長產品的使用壽命。管線支架設計采用減震支架形式，很好的運用了這些特點，提高了使用壽命，獨特的連接方式，避免列車在運行過程中持續產生的震動對管線產生損壞，影響正常的營運。減震支架的布置經我方深化設計人員根據設計院提供的管線的數量和走向等參數，通過優化對照明、電力、裝修圖紙中支架上橋架、管線以及吊頂裝修等的位置排布，來確定深化方案，最終確定好抗震支架的材料選用、連接方式、構造型式、布置的具體位置等方面的關鍵工藝后提交原設計進行審核，設計審核通過后按照深化的圖紙進行備料加工、安裝。如圖1所示。

深化完成后的支架可謂是一架多用，不僅綜合了所有穿越管線的走向，又為后期的機電安裝、裝修提供了便利。適當組合照明、動力、通信、信號、FAS/BAS等橋架分層有序排布于吊架上，上部為弱電橋架，下部為動照橋架，為支架底下燈槽提供了安裝便利，減少了單管支吊架數量，合理利用資源。這樣既滿足了裝飾的美觀要求，又滿足了機電管線的實用性，如圖2所示。

6、抗震支吊架設計在軌交系統中存在的問題

抗震支吊架的計算與安裝布置在特大城市軌交系統中均嚴格遵循相關標準要求，但依據實際情況，依然存在諸多技術問題。

6.1抗震支吊架的地震力計算與軌交系統的地下部分

在目前的行業相關標準和技術規范下，有關軌交系統的地下部分仍因必須考慮項目周邊的土體情況等因素而仍然處于研究中。針對部分地下工程的地震力計算，目前實行的抗震技術也只能給予初步的概述，無法提供行之有效的計算模型。解決這一難題需要有限元積極配合分析項目周邊的土體情況，并且經實驗通過。

6.2行業相關標準與實際情況不符

抗震支吊架結構的布置目前均嚴格遵循《建筑機電工程抗震設計規范》。在常規的城市軌交工程中，尤其在隱秘狹小的空間內，機電設備管線往往密集且繁多，且管線的布置也講究分層、分專業或是交叉布置，而抗震支吊架結構的布置也需要以此進行考量，無法根據行業規定進行死板的鋪設。

在管線分層、分專業布置的情況下，搭設抗震支吊架的高度就會相應增大，這就要求整個抗震支吊架系統需要具備足夠的剛度和強度來滿足行業標準的規定。此外，行業標準建議抗震支吊架盡量增設斜向支撐，45度為最適宜角度，但實際工程中的管線布置與這一建議較容易產生沖突，斜向支撐也并非適合所有的工程項目。

結語：

綜上所述，在城市軌交系統的設計中，嚴格把控技術要點，并通過創新改革一系列先進技術，確保抗震支吊架結構的順利完工，并使其在軌交系統中起到穩定作用。雖然目前關于抗震支吊架結構仍存在部分計算或布置問題需要攻克，但隨著城市軌交系統的日臻完善，抗震支吊架將更大限度發揮其作用，為城市的安全運行助力。

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