高層建筑中抗震支吊架的施工技術(shù)與應(yīng)用解析

文／李洪輝 棗莊市薛城區(qū)城市建設(shè)綜合開發(fā)公司 山東棗莊 277000

引言：

相關(guān)要求表明，抗震設(shè)防烈度達(dá)到3 級或3 級以上地區(qū)的高層建筑，必須做好抗震設(shè)計，以防止地震對高層建筑物主體結(jié)構(gòu)中的各類管線與電氣設(shè)備造成破壞，避免地震對人們的生命財產(chǎn)安全造成不利影響。對于高層建筑工程項目來說，因為高層建筑物中的機電管道系統(tǒng)具有一定的復(fù)雜性，設(shè)計內(nèi)容繁多，所以每個管道的應(yīng)用功能都有差異。因此，高層建筑物必須做好抗震設(shè)計。在國外，抗震支吊架施工技術(shù)早已成為保護(hù)高層建筑物中各類管線與電氣設(shè)備的核心技術(shù)。在我國建筑行業(yè)不斷發(fā)展的過程中，高層建筑中的抗震支吊架施工技術(shù)同樣獲得了相關(guān)領(lǐng)域的高度重視，同時在應(yīng)用方面取得了良好的成果。

本文研究對象為某企業(yè)中轉(zhuǎn)倉庫建設(shè)工程，筆者對其抗震支吊架的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了簡單分析，同時對關(guān)鍵技術(shù)與質(zhì)量保障方法進(jìn)行了整理，希望能夠為類似工程提供參考與幫助。根據(jù)一系列的抗震支吊架試驗可知，高層建筑物電氣管路連接位置往往會受到不同程度的破壞，這一部位的抗震支吊架必須能夠承受很大的荷載。然而現(xiàn)階段的抗震支吊架施工技術(shù)不能達(dá)到高層建筑抗震支吊架施工標(biāo)準(zhǔn)，機電管道仍然出現(xiàn)了各種各樣的問題，受損數(shù)量較大。因此，筆者將對高層建筑工程抗震支吊架施工技術(shù)及其實踐應(yīng)用開展進(jìn)一步研究與分析。

1、抗震支吊架施工技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及主要問題

建筑工程應(yīng)用的抗震支吊架通常涉及錨固體、連接構(gòu)件、加固吊桿以及斜撐四個方面。在發(fā)生地震時，抗震支吊架通常需要承受豎向以及水平向所產(chǎn)生的作用力。其中，水平向上設(shè)置的抗震支吊架所產(chǎn)生的作用力分布，通常由兩個方向的支撐來保障，并且還需要承擔(dān)側(cè)面地震強度所造成的不利后果。而豎向抗震支吊架在一般情況下會和水平向的抗震支吊結(jié)構(gòu)相連，共同承擔(dān)著地震帶來的豎向作用力，具有穩(wěn)定與支撐的重要作用。

在以往的抗震支吊架施工技術(shù)中，工作人員過于重視抗震支吊架在地震時的豎向承受作用，卻忽視了抗震支吊架在地震時的水平向承受力。因此，當(dāng)發(fā)生地震時，高層建筑中的機電管路水平向的保護(hù)有所欠缺，從而對抗震支吊架的抗震作用產(chǎn)生不利影響，極易破壞高層建筑中的機電管路。

在建設(shè)期間，抗震支吊架應(yīng)該利用各種連接方式來連接機電管路。抗震支吊架和建筑機電管路之間所使用的連接方式主要包括柔性連接方式與剛性連接方式兩種，柔性連接方式通常以鋼筋連接為主，而剛性連接方式通常以鋼筋混凝土連接為主。在實際操作中，工作人員必須按照機電管路性質(zhì)的差異，選取合適的連接方式，然而現(xiàn)階段大多數(shù)建筑企業(yè)在進(jìn)行抗震支吊架施工時，并未對抗震支吊架與建筑機電管路之間的連接予以高度重視，所采用的連接方式?jīng)]有經(jīng)過測試與計算，連接結(jié)構(gòu)的剛度與硬度無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

不僅如此，在高層建筑工程中應(yīng)用以往的抗震支吊架施工技術(shù)進(jìn)行建設(shè)時，無論是選型、設(shè)計等方面，還是抗震支吊架布局等方面，都出現(xiàn)了一些問題，加上抗震支吊架材料質(zhì)量不合格，抗震支吊架的承受能力無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求；在布置抗震支吊架時，工作人員沒有根據(jù)施工現(xiàn)場的具體情況，合理選擇相鄰兩個抗震支吊架之間的間距。現(xiàn)階段，高層建筑中抗震支吊架施工技術(shù)的應(yīng)用水平依然較低，當(dāng)發(fā)生地震時，高層建筑中的機電管路的安全性和完整性無法得到保障。因此，工作人員必須不斷加強抗震支吊架的施工技術(shù)的應(yīng)用。

2、高層建筑中抗震支吊架施工技術(shù)設(shè)計

2.1 選型設(shè)計

在高層建筑工程中，在進(jìn)行抗震支吊架施工以前，工作人員必須先進(jìn)行施工過程設(shè)計，主要涉及機電管道、施工空間等多項內(nèi)容。工作人員應(yīng)通過現(xiàn)場測量，有效收集各類信息數(shù)據(jù)，為接下來的抗震支吊架的選型設(shè)計、布置和安裝施工提供支持。

在做好現(xiàn)場測量工作以后，工作人員需要根據(jù)掌握的數(shù)據(jù)信息對抗震支吊架施工開展選型設(shè)計。抗震支吊架的結(jié)構(gòu)主要分為單桿側(cè)向+豎向、側(cè)墻支撐、門型雙側(cè)向+豎向三類，其中，單桿側(cè)向+豎向結(jié)構(gòu)的應(yīng)用十分普遍，具有良好的抗震效果。

三種抗震支吊架結(jié)構(gòu)所具有的優(yōu)勢與劣勢都有所差異。首先，單桿側(cè)向+豎向結(jié)構(gòu)雖然具有良好的穩(wěn)定性，但是其水平向承載力卻相對較低，同時在大部分剛性材質(zhì)機電管道中無法取得良好的應(yīng)用效果。其次，門型雙側(cè)向+豎向結(jié)構(gòu)與單桿側(cè)向+豎向結(jié)構(gòu)相比，門型雙側(cè)向+豎向結(jié)構(gòu)雖然穩(wěn)定性相對較低，但是其水平向與豎向承載力十分均衡，這一結(jié)構(gòu)在大部分剛性材質(zhì)機電管道中都能夠取得良好的應(yīng)用效果。最后，側(cè)墻支撐結(jié)構(gòu)在實際施工中十分簡便，沒有嚴(yán)格的施工限制，在一些非剛性材質(zhì)的機電管道中具有良好的應(yīng)用效果。因此，對于消防管道、防排煙管道等各種剛性材質(zhì)管道而言，工作人員應(yīng)該優(yōu)先選擇門型雙側(cè)向+豎向結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工；而對于大部分非剛性材質(zhì)的機電管道而言，工作人員應(yīng)該優(yōu)先選擇單桿側(cè)向+豎向結(jié)構(gòu)及側(cè)墻支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工。總之，工作人員必須按照實際情況進(jìn)行選擇。

在完成抗震支吊架結(jié)構(gòu)選型工作以后，為了確保抗震支吊架具有良好的承載性，工作人員還需要對其進(jìn)行科學(xué)設(shè)計。相關(guān)要求表明，抗震支吊架的所有支撐構(gòu)件必須采用Q364 型號鋼材。由于錨栓構(gòu)件力學(xué)性能必須達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，所以錨栓構(gòu)件應(yīng)該優(yōu)先采用后擴底錨栓，而螺栓構(gòu)件所具有的荷載性能必須達(dá)到《緊固件機械性能不銹鋼螺母》（GB/T3098.15-2014）的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，所以其螺栓構(gòu)件應(yīng)該優(yōu)先采用E264 材質(zhì)螺栓，從而完成高層建筑抗震支吊架的選型設(shè)計工作。

2.2 布置

在對抗震支吊架進(jìn)行選型設(shè)計以后，工作人員還需要對其進(jìn)行科學(xué)布置。對于抗震支吊架而言，其布置通常是指選擇合適的抗震支吊架間距，工作人員必須按照高層建筑中機電管道的種類來選擇合適的間距。抗震支吊架間距必須達(dá)到以下兩個標(biāo)準(zhǔn)：

(1）高層建筑中抗震支吊架水平向間距的施工標(biāo)準(zhǔn)。在抗震支吊架施工中，工作人員必須高度重視機電管道與抗震支吊架之間的間距，二者之間的水平向距離必須大于1m，但不能超過13m。其中，剛性材質(zhì)的機電管道與抗震支吊架之間的間距必須控制在1m ～12m；非剛性材質(zhì)的機電管道與抗震支吊架之間的間距必須控制在1m ～10m。

(2）高層建筑中抗震支吊架豎向間距的施工標(biāo)準(zhǔn)。高層建筑中的機電管道與抗震支吊架之間的豎向間距要求并不嚴(yán)格，所有抗震支吊架之間的豎向間距必須大于0.5m，但不能超過28m，其中，剛性材質(zhì)的機電管道與抗震支吊架之間的間距必須控制在0.5m ～28m 以內(nèi)，非剛性材質(zhì)的機電管道與抗震支吊架之間的間距必須控制在0.5m ～19m 以內(nèi)。

2.3 安裝施工

工作人員在高層建筑工程中安裝抗震支吊架時，必須事先準(zhǔn)備足夠的螺旋吊桿、沖擊鉆、膨脹錨栓、水平尺、扳手以及HSJ 切割機等工具和設(shè)備。首先，工作人員需用扳手把抗震支吊架錨固體固定于鋼槽之上。在此期間，工作人員必須使錨固體與鋼板之間保持垂直狀態(tài)，同時用膨脹錨栓對四角進(jìn)行加固。其次，工作人員需用HSJ 切割機對抗震連接構(gòu)件進(jìn)行切割。在此期間，工作人員必須用卷尺測量連接點與機電管道的間距，并且用沖擊鉆把處理好的抗震連接構(gòu)件鉆進(jìn)鋼槽內(nèi)，從而形成抗震支吊架結(jié)構(gòu)；接著，在錨固體上方設(shè)置全螺紋吊桿，同時在雙側(cè)設(shè)置抗震斜撐。斜撐必須具有良好的支撐效果，其中一端需要設(shè)置在機電管道鋼槽之上，而另一端則需要用膨脹螺栓固定于錨固體之上，同時用管架對機電管道和抗震支吊架進(jìn)行錨固。再次，在安裝吊桿時，工作人員必須高度重視安裝角度：全螺紋吊桿必須和錨固體之間保持30°的夾角，用水平尺測量好角度以后，再用膨脹螺栓連接二者。在固定過程中，至少使用三個膨脹錨栓，從而確保全螺紋吊桿具有良好的可靠性。最后，工作人員必須采用鋼筋混凝土剛性連接法，連接抗震支吊架和機電管道，保證抗震支吊架的可靠性與穩(wěn)固性，從而做好抗震支吊架施工工作。

3、試驗分析

將某高層建筑工程當(dāng)作本次試驗的主要研究對象。這一建筑的整體結(jié)構(gòu)主要是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，總面積為16529.81m2，總樓層數(shù)為22 層，地上19 層、地下3 層，總高度為79m。這一建筑所在地區(qū)的抗震設(shè)防級別為4 級，基礎(chǔ)地震加速值為0.25g。本次試驗利用上述筆者設(shè)計的抗震支吊架技術(shù)和以往的抗震支吊架技術(shù)對這一工程項目開展抗震支吊架施工，主要涉及消防管道、非剛性材質(zhì)管道以及防排煙管道。筆者根據(jù)這一工程的具體情況，選擇門型雙側(cè)向+豎向結(jié)構(gòu)的抗震支吊架，分別進(jìn)行建筑消防管道施工和防排煙管道施工；而對于部分非剛性材質(zhì)的管道，筆者選擇了單桿側(cè)向+豎向結(jié)構(gòu)和側(cè)墻支撐結(jié)構(gòu)的抗震支吊架進(jìn)行施工。

在試驗的過程中，筆者根據(jù)上述設(shè)計的抗震支吊架技術(shù)來布置與安裝抗震支吊架，同時驗算全部力學(xué)指標(biāo)，確保所有指標(biāo)都滿足要求。在完成施工以后，筆者還模擬地震發(fā)生時的情況，對所有機電管路進(jìn)行震動，并且對其施加壓力，持續(xù)10min，再選擇9 條機電管路（消防管道、防排煙管道、非剛性材質(zhì)管線分別有3 條）進(jìn)行試驗，觀察這9 條機電管路的受損情況，同時記錄每條管路的受損長度（見表1）。

表1 兩種抗震支吊架施工技術(shù)機電管道受損長度對比統(tǒng)計表（單位：m)

從表1 中能夠發(fā)現(xiàn)，在應(yīng)用筆者設(shè)計的抗震支吊架施工技術(shù)進(jìn)行地震模擬試驗時，機電管道受損長度較短，能夠控制在0.3m 以內(nèi)，最小受損長度只有0.1m，但是在應(yīng)用以往的抗震支吊架施工技術(shù)進(jìn)行地震模擬試驗時，機電管道受損長度較長，最大受損長度能夠達(dá)到4.85m，其中，非線性材質(zhì)管線受損情況最為嚴(yán)重。因此，在實踐應(yīng)用中，筆者設(shè)計的抗震支吊架施工技術(shù)對高層建筑機電管道的保護(hù)效果遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)技術(shù)。由于上述設(shè)計中的各種機電管路分別選取了合適的抗震支吊架施工技術(shù)，加上在安裝處理過程中，機電管路都采用了先進(jìn)設(shè)備，抗震支吊架展現(xiàn)了良好的抗震效果。因此，與以往的抗震支吊架施工技術(shù)相比，筆者設(shè)計的抗震支吊架施工技術(shù)在高層建筑抗震支吊架施工中更為適用。

4、建筑工程抗震支吊架的安裝

4.1 支架的材料要求

（1）整套支吊架系統(tǒng)應(yīng)具備抗沖擊載荷耐火等級要求，在特殊荷載下發(fā)生火災(zāi)時能保證安全，確保發(fā)生火災(zāi)情況下具有一定的耐火等級（不小于180min）。（2）用于抗震支架的C 型鋼應(yīng)為Q235B 及以上強度的鋼材，且要求為冷壓成型槽鋼；槽鋼側(cè)面應(yīng)具有軸向加勁肋，以加強截面剛度及抗彎能力；應(yīng)能提供檢測機構(gòu)出具的槽鋼材質(zhì)檢驗報告、槽鋼正面抗壓承載力測試報告、側(cè)面抗壓承載力測試報告、背部受拉承載力測試報告。（3）抗震支吊架C 型槽鋼內(nèi)緣須有齒牙，且齒牙深度不小于0.9mm；所有配件的安裝依靠機械咬合實現(xiàn)，嚴(yán)禁任何以配件的摩擦作用來承擔(dān)受力的安裝方式，以保證整個系統(tǒng)的可靠連接。（4）抗震支吊架應(yīng)防腐，槽鋼表面應(yīng)采用熱浸鋅處理（鋅層厚度不低于55μm），以滿足抗震支吊架的耐久性。

成品槽鋼現(xiàn)場切割部分切口，應(yīng)保證切口斷面垂直，切割后應(yīng)使用砂紙或板銼去除切口毛刺，然后對切口涂層進(jìn)行修補處理，熱鍍鋅成品槽鋼用噴鋅罐補鋅，修補后的涂層厚度應(yīng)不小于原涂層厚度。

4.2 抗震支架的安裝技術(shù)措施

（1）抗震支吊架斜撐管線節(jié)點距離吊桿管線節(jié)點不得大于0.1m。（2）側(cè)向、縱向抗震支吊架的斜撐安裝垂直角度宜為45°，且不得小于30°。（3）抗震支架斜撐不應(yīng)偏離其中心線2.5°。（4）抗震支吊架在混凝土結(jié)構(gòu)上的固定采用的后擴底型錨栓，應(yīng)具有機械鎖鍵效應(yīng)，不得使用膨脹錨栓，并應(yīng)符合下列規(guī)定：錨固區(qū)基材表面不應(yīng)有起砂、起殼、蜂窩、麻面、油污等，應(yīng)堅實、平整。（5）錨固施工鉆孔應(yīng)避開鋼筋、穿線管等隱蔽設(shè)施，鉆孔前應(yīng)用金屬探測器檢測。（6）抗震支架直接安裝在結(jié)構(gòu)上，風(fēng)管下方和上方應(yīng)安裝限位槽鋼。（7）不得把一個抗震支架安裝到兩個不同的結(jié)構(gòu)上。（8）抗震支吊架安裝時嚴(yán)禁強行擠壓其他管線或者改變垂直吊桿的角度，而影響抗震支吊架的抗震效果或改變其他管線的使用功能。（9）抗震支架的錨栓應(yīng)固定在剪力墻、梁、鋼結(jié)構(gòu)梁或承重柱上，不得將斜撐固定到磚墻一類的建筑結(jié)構(gòu)上。（10）抗震支架的材料構(gòu)件應(yīng)根據(jù)需要現(xiàn)場切割，開口面朝下，斷面應(yīng)垂直。（11）支吊架全螺紋吊桿與錨栓連接時，應(yīng)按45%的連接螺母長度在吊桿上標(biāo)記出旋入深度，旋入深度均應(yīng)達(dá)到。（12）為了防止連接處發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，在硬性連接管夾與管道連接處應(yīng)設(shè)置防震絕緣膠墊。

4.3 抗震支吊架構(gòu)件的存放及加工處理

（1）抗震支吊架構(gòu)件運輸?shù)浆F(xiàn)場時，應(yīng)盡量存放于干燥的室內(nèi)，小型構(gòu)件應(yīng)分序放好。（2）槽鋼及吊桿放置在室內(nèi)時，應(yīng)在地面放置木條或防水薄膜。當(dāng)受場地制約不得不放置到室外時，存放方式同室內(nèi)一樣，但地面必須設(shè)置一層防水層，防止抗震產(chǎn)品構(gòu)件腐蝕。（3）槽鋼及吊桿放置時堆疊高度不宜過高，且接觸全螺紋吊桿時應(yīng)戴上手套，防止被螺紋劃傷。（4）切割槽鋼和吊桿應(yīng)采用無齒距或砂輪鋸。有孔槽鋼切割時必須按照槽鋼標(biāo)示的刻度進(jìn)行，以保證后續(xù)安裝精度。（5）為保證槽鋼斷面的垂直度，對于C 型槽鋼，要采用背切（開口朝下）。（6）切割槽鋼或吊桿后，應(yīng)把材料上吸附的鐵屑清除，還應(yīng)把材料的切口用砂輪磨去毛刺并噴上鍍鋅劑，以保護(hù)抗震支吊架構(gòu)件，防止毛刺劃傷人體。

4.4 抗震支架的安裝檢查驗收

所有工程驗收、隱蔽驗收、施工檢驗和測量復(fù)核等應(yīng)有記錄，并應(yīng)進(jìn)行檢查確認(rèn)。抗震支吊架安裝工程檢驗批劃分應(yīng)符合下列規(guī)定：施工條件相同的工程，同一層面每100 套設(shè)為一個檢驗批，不夠100 套的應(yīng)單獨設(shè)為一個檢驗批；包括機房等重要場所的抗震設(shè)施應(yīng)為單獨設(shè)為檢驗批。每一個檢驗批至少抽查不小于3 套抗震支架。含機房在內(nèi)的重要場所的抗震設(shè)施必須全數(shù)檢查主控項目。

結(jié)語：

綜上所述，筆者根據(jù)現(xiàn)階段高層建筑中抗震支吊架施工技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及主要問題，按照工程項目建設(shè)的實際需求，對抗震支吊架選型設(shè)計、布置以及安裝等方面進(jìn)行了優(yōu)化與調(diào)整——融入先進(jìn)的抗震理念，確立了一種行之有效的抗震支吊架施工技術(shù)儀。然而，現(xiàn)階段高層建筑工程施工中所應(yīng)用的抗震支吊架施工技術(shù)仍然屬于現(xiàn)代建筑業(yè)的技術(shù)難點，在這一方面，相關(guān)人員需要繼續(xù)進(jìn)行更深層次的研究。筆者還將對這一技術(shù)進(jìn)行更多的研究，以期推動高層建筑行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。