建筑工程中抗震支架的施工、設(shè)計及應(yīng)用

李 靜

（甘肅工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

我國的地震災(zāi)害頻繁，其作為不可預(yù)測的危險因素，對房屋建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量要求較高[1]。因此對房屋建筑抗震性能進(jìn)行有效設(shè)計，已經(jīng)成為房屋建筑工程施工中亟需考慮的關(guān)鍵性問題。針對一些地震災(zāi)害的頻發(fā)地區(qū)，提升建筑物的抗震性需要引起相關(guān)人員的重視，在施工時嚴(yán)格按照《建筑機(jī)電工程抗震設(shè)計規(guī)范》，注重對抗震支架的研究和應(yīng)用，使其發(fā)揮出抗震的作用，該文在對建筑抗震支吊架施工技術(shù)和應(yīng)用進(jìn)行探究后，從測量、切料、主吊安裝、橫梁安裝、抗震支吊架安裝等多個方面進(jìn)行技術(shù)的剖析，結(jié)合具體的工程項目，對抗震支吊架的安裝形式和質(zhì)量要求進(jìn)行論述，給予相關(guān)技術(shù)人員更多的參考。

1 建筑抗震支吊架施工技術(shù)

1.1 測量和錨栓施工

現(xiàn)有技術(shù)中抗震支架測量不便的情況，主要采用抗震支架測量尺進(jìn)行測量。第一塔尺和第二塔尺上都刻有長度，在實(shí)際的使用中，將2個塔尺交接在一起的一端需加裝抗震支架的管線中線，然后在將第一塔尺接觸到天花板。第一塔尺和第二塔尺之間的夾角為30°，通過限位塊很快將塔尺調(diào)整到30°狀態(tài)。

混凝土結(jié)構(gòu)上，機(jī)械錨栓的打入需要嚴(yán)格按照相應(yīng)的數(shù)值，符合其深度值的標(biāo)準(zhǔn)。即最小錨固深度為60 m，鉆孔直徑為16mm。在對深度進(jìn)行驗證后，保證其能夠在一定的范圍值內(nèi)，通過加固和擰緊螺母錨栓，以提升抗震支架與結(jié)構(gòu)之間緊靠性和牢固性。抗震支架在安裝時需要安裝在混凝土結(jié)構(gòu)墻上，梁或者樓板之中都需要進(jìn)行安裝。

1.2 切料施工

在切割過程中需要根據(jù)測量出的數(shù)據(jù)等，對上下槽鋼的長度和螺紋吊桿的長度等進(jìn)行確定，然后在開展切割后，并在切割后對切口處噴灑金屬噴鋅劑，這樣做的目的就是能夠防止切口出現(xiàn)腐蝕的情況。C型槽鋼的切割方向有一定的要求，即需要保持朝下的位置，這樣能夠減少變形的發(fā)生。切割斷面保持垂直的狀態(tài)，在對墻面的毛刺進(jìn)行打磨，直至其光滑為止。為了增強(qiáng)機(jī)械施工性能，需要根據(jù)深化圖對成品件進(jìn)行合理的選用。

1.3 主吊的安裝

在鉆孔時需要根據(jù)主吊膨脹螺栓的位置進(jìn)行鉆孔，然后再安裝膨脹錨栓。螺栓應(yīng)符合尺寸規(guī)范要求；螺紋外徑為12mm；鉆孔直徑為18 mm；有效深埋為80 mm；鉆孔深度為100 mm；固定物孔徑中包括預(yù)置式和穿透式，即分別為20 mm和80 mm，基材最小厚度為160 mm，擰緊力矩在80kN·m。

1.4 橫梁的安裝過程和風(fēng)管抗震支架斜撐的安裝

在安裝上下橫梁時，需要將下橫梁擰緊，保持商量的松弛狀態(tài)。在安裝橫梁槽鋼時，需使用P型管夾等將水管固定在橫梁的槽鋼之上。定位側(cè)向的膨脹錨栓的位置和鉆孔，安裝側(cè)向和縱向的支架，擰緊上橫梁，如圖1所示。

圖1 風(fēng)管側(cè)向支架和風(fēng)管雙向支架的安裝

1.5 建筑抗震支吊架的安裝

建筑抗震支吊架的在與結(jié)構(gòu)主體連接時，需要注意以下事項，以保障抗震支吊架安裝的穩(wěn)定性和安全性。1）抗震支吊架整體安裝間距應(yīng)符合設(shè)計要求，其偏差不應(yīng)大于0.2 m。2）震支吊架斜撐豎向安裝角度應(yīng)符合設(shè)計要求且不得小于300°。3）《建筑機(jī)電設(shè)備抗震支吊架通用技術(shù)條件》針對抗震支吊架的檢驗方式或者檢驗要求等進(jìn)行了明確，其檢驗的項目中主要對抗震支吊架構(gòu)件的外觀、尺寸或者性能、部件荷載的性能等進(jìn)行測試。其中不同組件荷載性能測試時，在某裝置中安裝4套支吊架組件，并對這些組件產(chǎn)生的荷載進(jìn)行評估，即以每套吊架2.25 kN的頻率開展測試，并且需要進(jìn)行多次的試驗和測試，即從開始到結(jié)束共測試55次。在進(jìn)行前15次的測試時，需要對所加載的循化力值進(jìn)行穩(wěn)定，使支架更加穩(wěn)固，而在15次以后，每次循環(huán)加載力的幅值都為上次加載數(shù)值的0.5倍，待到循環(huán)加載到55次為止，達(dá)到斜撐與主吊螺桿形成45°，組件式樣在水平內(nèi)的位移量<50 mm。

1.6 加固

加固環(huán)節(jié)中需要對長細(xì)比的問題進(jìn)行考慮。如果出現(xiàn)長細(xì)比大于的100的情況或者斜撐桿件長細(xì)比大于200，采用加固措施。在加固中存在了很多的問題。a）長細(xì)比限值受到影響。如：在加固時沒有考慮吊桿與斜撐受壓后所產(chǎn)生的長細(xì)比的限值；b）加固沒有得到明確，例如吊桿采用螺桿外包槽鋼并用螺桿緊固，吊桿計算長度600mm；假定吊桿選用 M12 全牙螺桿，不考慮螺紋削弱情況下） 該螺桿的回轉(zhuǎn)半徑i= 3mm； 若吊桿僅按螺桿考慮，其長細(xì)比λ= 600 /3 = 200mm。

為了解決這些問題，其加固時需要采取有效的措施。其一，對抗震支架設(shè)別間距開展有效的調(diào)整。給水系統(tǒng)中側(cè)向最大間距為12.0m，縱向最大間距為24.0m；通風(fēng)管道系統(tǒng)中最大間距為9.0m，縱向最大間距為18.0m；電纜套管或者橋架的最大間距12.0m，縱向最大間距為24.0m。

2 工程案例

該工程位于浙江省教育產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)，總建筑面積為171718m2，地上的建筑面積是151254m2。該抗震支架在設(shè)計、應(yīng)用時，涵蓋的范圍為：給水、消防、強(qiáng)弱電系統(tǒng)。該工程涉及的機(jī)電系統(tǒng)較為復(fù)雜，抗震防烈度為7度，耐火等級為1級，其中給水管道系統(tǒng)中主要采用襯塑鋼管，即選用DN65管道中應(yīng)用抗震支吊架；消防系統(tǒng)中使用大于DN65管道應(yīng)設(shè)抗震支吊架；電氣和通風(fēng)系統(tǒng)中設(shè)置抗震支吊架。水平管線在管道兩端和轉(zhuǎn)彎處0.6m范圍內(nèi)設(shè)置抗震支架，如水平管道通過垂直管道與設(shè)備連接時，水平地震支撐距垂直管道0.6m以內(nèi)，超過1.5m，距地面設(shè)置地震支撐。結(jié)合某省的地震烈度，對機(jī)電專業(yè)管道抗震支架提出了新的要求。

2.1 抗震支架深化設(shè)計

2.1.1 基本依據(jù)

考慮承受管道或橋架的重量、地震時側(cè)向或軸線地震應(yīng)力，計算公式如下：

式中：S表示機(jī)電工程設(shè)施或構(gòu)件內(nèi)力紐合的設(shè)計值，其主要有紐合的彎值；軸向力的設(shè)計值；剪力設(shè)計值；yG代表力荷載分項系數(shù)，即為1.2；yEh為水平地震作用分項系數(shù)，取1.3；SEhk為水平地震作用表尊的效應(yīng)。通過算出S的值，不得大于抗震支架構(gòu)件承載力的設(shè)計值R；SGE代表水平力荷載分項設(shè)計值。

2.1.2 深化設(shè)計的注意事項

支架材料在制作時主要包括單面C型槽鋼、螺桿、螺母、抗震連接件、管卡等，這些材料的使用要求如下：1）整套支吊架系統(tǒng)應(yīng)具備嚴(yán)格的防火等級要求，一旦發(fā)生特殊的情況或者在荷載的作用下無法保證火災(zāi)發(fā)生的情況時，火災(zāi)發(fā)生的次數(shù)想要有效控制，需要提升防火和耐火的等級[2]。2）抗震支架的C型鋼應(yīng)該選擇Q235B和以上強(qiáng)度的鋼材。有些建筑工程可以選擇冷壓成型槽鋼；為了提升鋼材的抗彎能力和截面的剛度等，需要選擇帶有軸向加勁肋的槽鋼；由專門的檢測機(jī)構(gòu)所出具槽鋼材質(zhì)檢報告、正面和側(cè)面抗壓承載力的測試報告、背部受拉承載力測試報告等。3）抗震支架C型槽的齒牙深度不應(yīng)小于0.9mm，且所有配件安裝都需要運(yùn)用機(jī)器進(jìn)行咬合。在安裝中嚴(yán)禁出現(xiàn)使用摩擦作用來承擔(dān)受力，使整個系統(tǒng)都無法得到可靠連接。

2.1.3 抗震支吊架間距的明確

在計算時需要按照規(guī)范中給出計算公式進(jìn)行計算，如果按照計算公式所得出的間距等需要大于最大布置間距，進(jìn)而完成對該工程中各管線系統(tǒng)的有效布置。

根據(jù)規(guī)范中所提示的計算公式，抗震支吊架的間距會受到較大的影響，并且在計算時也會更加的困難[3]。為了能夠使計算更加簡便，總結(jié)和歸納了適用于建筑的抗震支吊架間距簡化計算表，見表2。

表2 水管管道、橋架抗震支吊架間距簡化的計算表

2.1.4 材料的設(shè)置

該工程主要遵循水電暖管線的抗震要求進(jìn)行設(shè)施，由于在施工時各機(jī)電系統(tǒng)會選擇出不同管線的材質(zhì)，抗震支架在布置時需要對不同的支撐系統(tǒng)進(jìn)行布置。例如對于水管抗震支撐系統(tǒng)，其在布置時焊接的鋼管、溝槽連接管道等鋼質(zhì)材料，不得小于等于12m，HDPE等非剛性材質(zhì)不應(yīng)小于6m；電氣抗震支撐系統(tǒng)中剛性電氣橋架或者線槽等側(cè)向抗震支吊架加固間距不應(yīng)小于12m；風(fēng)管抗震支撐系統(tǒng)中普通剛性風(fēng)管側(cè)向抗震支吊架加固間距不得小于或者等于9m。

2.2 抗震支吊架在該工程中的施工技術(shù)

該工程中抗震支吊架在施工時需要按照一定的施工步驟進(jìn)行施工。即施工步驟如下：測量-吊點(diǎn)脹栓安裝-垂直向吊桿安裝-橫擔(dān)-縱向加固件安裝。抗震支架的固定過程中錨栓的安裝如下。①選用M12-130后擴(kuò)底錨栓或M12無套螺桿錨栓。②混凝土梁或者樓板上標(biāo)注出錨栓安裝的位置，采用電動工具鉆孔，鉆頭的直徑為17/18 mm，鉆孔深度為80 mm。③清孔后裝入錨栓，扭矩大小為45 N·m。1）管道套管的縱向偏移不得超過最大縱向支撐間距的1/16，同樣，電線套管也不得超過最大側(cè)向支撐間距的1/16。風(fēng)管發(fā)生偏移時，不得超過風(fēng)管寬度2倍。2）當(dāng)水平管道90°轉(zhuǎn)彎時，增加地震支吊架，當(dāng)其他拐角轉(zhuǎn)彎長度大于1/16時，增加側(cè)地震支吊架和縱向地震支吊架。3）對于水平地震荷載，其他因素不考慮滿載重量。4）保溫管線地震吊架管規(guī)范應(yīng)根據(jù)保溫后的尺寸確定，門吊架主要用于保溫風(fēng)管，需要按照一定標(biāo)準(zhǔn)。5）剛性的管道抗震支撐不能安裝到其他部位，避免由于地震作用產(chǎn)生位移。6）側(cè)向傾斜支架安裝的最佳垂直角為45°，且在調(diào)整時根據(jù)其實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整。7）水系統(tǒng)和電系統(tǒng)等共用門型吊架，為了不再承擔(dān)起較強(qiáng)的承載力，需保證斜撐偏離中心線2.5°。

2.3 抗震支吊架的安裝形式

現(xiàn)代建筑的機(jī)電系統(tǒng)中機(jī)電管道越來越多，借助抗震支吊架能夠避免機(jī)電管道不會發(fā)生跌落的情況，促進(jìn)機(jī)電系統(tǒng)保持正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，如何利用這些支架，需要對抗震支吊架的安裝形式做出充足的解釋，水管和電線管側(cè)向剛性門形抗震吊架如圖 2 所示。

圖2 水管和電線管側(cè)向剛性門形抗震吊架

抗震支吊架在安裝時需精準(zhǔn)定位側(cè)面，運(yùn)用螺栓將支架擰緊，在做好打孔后，安裝側(cè)邊支撐點(diǎn)。其中抗震支吊架，主要采用對夾式管箍（DNI5-DN80或者DN100-DN200）擰緊側(cè)向抗震支架（A12槽鋼或者SCH.40），配合FIG，980通用配件。

圖2主要為水管和電線管側(cè)向剛性門形抗震吊架，運(yùn)用2STR系列管箍或者剛性管箍連接側(cè)向抗震吊架（A-12槽鋼或者SCH40Q鋼管），配備FIG，980通用配件。

2.4 抗震支吊架應(yīng)用的范圍

消防管道中金屬管道管徑不得大于65 mm。電氣系統(tǒng)中電氣配管內(nèi)徑不得大于或者等于60 mm，橋架和母線槽的重力需大于150 N/m。風(fēng)管系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍包括所有事故通風(fēng)管道和相關(guān)設(shè)備。燃?xì)庀到y(tǒng)中燃?xì)夤艿纼?nèi)徑≥25 mm。10根噴淋及消防管道出戶時，應(yīng)進(jìn)行合理分組，保證抗震支吊架跨度不超過2 m。

2.5 抗震支架質(zhì)量控制要求

抗震支架安裝細(xì)節(jié)較為復(fù)雜，且技術(shù)性較高，因此，該項目的抗震支架在施工時需要保證其質(zhì)量，這樣才能使抗震支架發(fā)揮出抗震的作用。以下對此進(jìn)行了深入的剖析。

首先，將抗震支架固定在混凝土結(jié)構(gòu)中，采用機(jī)械鎖效應(yīng)的后擴(kuò)底錨栓；將抗震支吊架安裝在鋼柱和鋼梁上，并給予固定，不能選用焊接和打孔鏈接，采用專門的夾具對這些材料進(jìn)行連接，一方面保證好焊接的強(qiáng)度，另一方面保證連接錨栓的強(qiáng)度；安裝抗震支吊架時需要保證錨固區(qū)的平整度和堅實(shí)性，防止出現(xiàn)起砂、蜂窩等情況，以影響到錨固承載力的不足；在錨固深度上需要保證混凝土的強(qiáng)度，選擇C30的混凝土[4]。

其次，斜撐角度問題。規(guī)范中明確指出側(cè)向抗震支吊架和縱向抗震支吊架的安裝，垂直角度需要在45°，且≥30°。而在其他條款中明確指出，抗震斜撐角度調(diào)整的系數(shù)為K值，且斜撐垂直長度與水平長度比 ≤2 時，調(diào)整系數(shù)取 2.33。即垂直角度，α= arctan（L/H） = arctan（ 0. 5） = 26. 56° < 30°。在設(shè)計和施工中經(jīng)常出現(xiàn)協(xié)調(diào)不一致的情況。針對于這一問題施工人員需要根據(jù)規(guī)范要求，加大施工和設(shè)計環(huán)節(jié)的溝通，避免后期產(chǎn)生不一致的情況

最后，新建工程非金屬材質(zhì)的電纜，其抗震支吊架側(cè)向最大的間距為6m，縱向最大的間距為12m。

3 結(jié)語

在建筑工程中應(yīng)用抗震支架需要進(jìn)行先有效的設(shè)計，在遵循相關(guān)的原則，執(zhí)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)后，提升抗震支架的應(yīng)用效果。尤其是隨著信息技術(shù)的發(fā)展，智能抗震支架的設(shè)計和應(yīng)用為建筑工程施工帶來了重大挑戰(zhàn)，建筑工程施工中只有不斷提升自身信息技術(shù)應(yīng)用的能力，在合理應(yīng)用和計算相關(guān)設(shè)計參數(shù)后，加強(qiáng)建筑工程的管理工作，才能提高建筑工程建設(shè)的質(zhì)量和抗震的質(zhì)量，提升建筑工程的安全性，為人們居住提供更多安全保障。