抗震支吊架在建筑機電工程中的應用

曹崇祥

摘要：在建筑機電工程施工過程中，抗震支吊架的安裝與布設能夠起到對機電管理的保護作用，可以有效減少并削弱地震災害對建筑內部機電設備以及各類管道線路的破壞，控制震害及其帶來的負面作用在局部范圍內，確保機電系統可以在短時間內逐漸恢復正常使用功能。該文主要分析抗震支吊架的分類形式、應用范圍及施工要點，供類似項目參考。

關鍵詞：建筑機電??抗震支吊架???應用??工程技術

中圖分類號：TU311???文獻標識碼：A???文章編號：1672-3791（2022）07（b）-0000-00

民用建筑機電工程中，主要涉及到油電氣管線、消防管道等常見機電設備，若此類設備設施受到損壞，不僅會直接影響到消防系統的使用功能，還可能引發一系列無法預估的次生災害，極大程度上威脅到住戶的人身財產安全，甚至致使傷亡人數的大幅增加。為此，我國住房和城鄉建設部門陸續出臺了相關建筑機電工程抗震設計指導規范，針對建筑機電工程的抗震設計與施工提出了明確規定與要求，即若建筑物所在地區的抗震設防烈度在6度及6度以上，則在建筑機電系統的安裝施工必須納入抗震設計。由此可見，重視并強化建筑機電工程的抗震設計，對保障建筑安全具有重要的現實意義。

1?抗震支吊架的分類

1.1?定義

抗震支吊架：緊密連接在建筑物上，作為一種重要的抗震支撐設施，其以地震力為主要荷載。常見的抗震支吊架主要包含四部分，一是抗震斜撐、二是錨固體、三是抗震連接構件、四是加固吊桿。

1.2分類

常用的建筑機電抗震支吊架包括四種類型;一是縱向抗震支吊架、二是側向抗震支吊架、三是單管或單桿抗震支吊架、四是門型抗震支吊架。圖1為抗震支吊架的結構圖。

2抗震支吊架的應用

在項目施工中應用抗震支吊架之前，需結合具體情況對其進行深化設計，明確所用抗震支吊架配件型號，確定每個抗震支吊架的對應位置，與此同時，對每個抗震支吊架的荷載予以驗算，最大限度內壓縮抗震支吊架所占用的空間，也為后續施工的管線提供便利的空間條件。下文將簡單介紹建筑機電安裝施工中抗震支吊架的具體應用[1]。

2.1確定抗震支吊架的應用范圍

首先依據項目設計說明及地下車庫建筑機電各專業圖紙對管道進行識別，確定需要安裝抗震支吊架的管道等，依據如下：

（1）建筑所在地區的抗震設計烈度為6度及6度以上，則機電安裝施工工程必須涵蓋抗震設計;（2）消防管道、室內水管道、熱水管道的管徑大小不低于DN65的水平管道，且管道的固定涉及到對托架、支吊架或吊架的使用時，則應參照規范要求完善抗震支承的設置。對于高層建筑來說，若所在地區的抗震設防烈度在8度、9度以上，且排水立管與給水立管的直線長度均不低于100?m，需按照具體規定采取相應的抗震動措施;（3）對于矩形截面面積超出0.38?m2的事故通風風道、防排煙風道，以及圓形直徑不低于0.7?m的風機設備與風管系統、重力不低于1.8?kN的空調機組，須設置抗震支吊架;（4）電纜梯架重力超出150?N/m、電氣配管、電纜槽盒以及母線槽內徑不小于60?mm;（5）內徑大小不少于25?mm的燃氣管道、抑或是建筑高度超出50?m的建筑物內的燃氣管道，應重點完善抗震支撐的設置;（6）對于鍋爐房、熱交換站以及制冷機房內的管道，應采取有效的抗震支撐結構，從側向、縱向兩個方向上予以支撐。若支吊架由多根管道共用，或單根管道支吊架的管徑大小不低于300?mm的，則應優先考慮選擇門型抗震支吊架;（7）建筑機電工程中，若管道需要穿過隔震層，需采用柔性連接或其他適宜可靠的連接方式，與此同時，將抗震支吊架設置在隔震層的兩側位置處。

2.2確定抗震支吊架的位置及間距

在明確哪些管道需要安裝抗震支吊架后，根據規范要求確定抗震支吊架布置位置及間距。

2.2.1抗震支吊架間距設計

設計抗震支吊架的間距，應嚴格參照表1中抗震支吊架最大間距的要求，如表1所示。

以香邑花苑三期住宅項目DN100型號給水管道為例，依據抗震支吊架設置要求計算間距，具體如下。

水平地震力綜合系數：

αEk=γηζ1ζ1αmax=0.39?（1）

γ為非結構構件功能系數;此處取0.9;

η為非結構構件類別系數，此處取0.6;

ζ1為狀態系數，此處取1.0;

ζ1為位置系數，此處取1.0;

αmax為地震影響系數最大值，此處取0.72。

水平管線側向及縱向抗震支吊架間距：

（2）

L為水平管線側向及縱向抗震支吊架間距（m）;

為抗震支吊架的最大間距（m），查表可知，側向12?m，縱向24?m;

αEk為水平地震斜撐綜合系數;計算見公式（1），規范要求不足1.0時按照1.0計算

R為抗震斜撐角度調整系數，斜撐角度按照45°考慮，則此處取1。

故：以香邑花苑三期住宅項目DN100型號給水管道為例，側向抗震支架布置間距為12?m，縱向抗震支吊架布置間距為24?m。

3.2.2抗震支吊架位置設計

經上述計算，DN100型號給水管道抗震設計中，布置側向抗震支架的間距為12?m，布置縱向抗震支吊架的間距為24?m。則按照以下布置原則對抗震支吊架位置進行設計[2]。

原則1：選擇合適的側向抗震支吊架，穩定設置在每段水平直管道的兩端位置上。

原則2：若兩個相鄰側向抗震支吊架間距離過大，且超出了最大設計間距的要求下，應將側向抗震支吊架增設在中間;在每段水平直管道的兩端，至少增設一個可靠的縱向抗震支吊架，若兩相鄰縱向抗震支吊架之間的間隔距離過大，且超出最大設計間距的情況下，需以表1要求為基準，逐一完成縱向抗震支吊架的布設。例如：對于長度為36?m?的DN100型號建筑給水管道，需以24?m的最大間距為基準，沿著既定順序逐一完成縱向支撐的設置，直到所有支撐的間隔距離與規定要求相符即可。

原則3：如果水平管道采用剛性連接方式，則兩相鄰加固點間可以存在一定程度的縱向偏移，對于水管和電線套管等部件的設置，以低于1/16的最大側向支吊架間距為宜。對于支撐風管、電纜梯架以及電纜托盤和槽盒的支吊架，間距大小應在其寬度大小的兩倍以內。

原則4：對于側向抗震支吊架的設置，應使其處于水平管線轉彎位置的0.6?m范圍內。若斜撐的支護支撐作用直接施加到管線上，則也可將其作為支護、支撐另一側管線的縱向抗震支吊架。例如：以24?m為縱向抗震支吊架的最大間距，12?m為側向抗震支吊架最大間距，那么計算雙向抗震支吊架距離下一縱向抗震支吊架的多少：

+0.6=18.60m。

原則5：依托于垂直管線實現水平管線與地面設備間的穩定連接，需優先考慮選用柔性連接的方式連接管線與設備，若水平管線處于垂直管線600?mm范圍內，則應完善側向支撐的設置，若垂直管線的底部與地面間的間隔距離超出0.15?m，則應結合實際情況加裝抗震支撐。

3.3抗震支吊架抗震驗算

依據已經深化完成的抗震支吊架位置間距深化圖紙對每種抗震支吊架抗震系統進行深化設計，從而確定抗震支吊架抗震系統[3]。

3.4抗震支吊架施工流程及安裝要點

3.4.1抗震支吊架施工流程

首先測量放線而后進行下料，按要求工序安裝吊點脹栓，安裝垂直向吊桿，并安裝橫擔或管卡，做好側向加固件與縱向加固件的安裝作業即可。

3.4.2抗震支吊架安裝要點

（1）對于錨栓區表面需保持平整與堅實的狀態，通常情況下需避免出現起砂、起殼及蜂窩、麻面、油污等問題現象，防止給錨栓的承載力與使用安全造成負面影響;

（2）對于整個錨固深度范圍內的混凝土強度等級大于C30以上;

（3）進行錨栓操作的過程中，應嚴格遵守相關的設計要求，尤其是在實施鉆孔前，施工人員需利用鋼筋探測器，對其進行全面檢查，防止孔位與線管鋼筋等隱蔽物相遇;

（4）對于螺母與全螺紋吊桿、錨栓之間的連接處理，應按照旋入深度劃線逐漸旋入螺紋端頭，在適宜旋入深度的確定上，通常不得低于45%的連接螺母長度;

（5）待完成全螺紋吊桿的安裝后，檢測其垂直度，一般允許偏差在±4°以內;

（6）以工程設計要求為基準，垂直安裝斜撐，并準確控制其垂直度，通常安裝角度不得小于30°;

（7）合理控制單管抗震支吊架斜撐與吊架之間的距離大小，一般不得大于10?cm;

（8）安裝抗震支吊架斜撐，應控制其與中心線間的偏離角度在2.5°以內;

（9）將適宜大小的防震絕緣膠墊布設在管卡和管道的連接處，主要目的是避免連接處出現電化學腐蝕現象，保證管卡與管道間得以穩固連接;

（10）按設計要求，扭矩鎖緊螺桿螺母，避免在后續使用期間出現松動等問題現象[4]。

3.5抗震支吊架較傳統支吊架的應用優勢

觀察分析建筑中傳統支吊架的應用特點可以發現，其僅能夠對豎向荷載起到有效的承受作用，且在發生地震災害時，會出現程度較大且十分明顯的側向擺動現象，很容易對臨近設施造成破壞，甚至損壞建筑機電工程系統，引發一系列的次生災害。這不僅會使得后期維護的難度進一步加大，還難以避免一定的震后損失[5]。

抗震支吊架的原理為三角形穩定性，一旦發生地震，其可以綜合承載縱向力和橫向力，使得管線系統原有的動力特性發生改變，呈現出由柔變剛的變化特點，顯著提升設備、管道的牢固性，最大限度內減輕、控制地震災害引起的次生事故。從受力方向的角度上來看，抗震支吊架可以簡要分為兩種類型，一是側向支吊架，垂直于管線中心線。二是縱向支吊架，平行于管線中心線。

作為建筑中起到關鍵作用的支撐系統，抗震支吊架與建筑主體結構緊密連接。在發生地震災害時，建筑物中的抗震支吊架可以向主體結構傳送管道和設備產生的地震作用力，以達到小震不損、中震可修、大震不倒的效果，可大大降低對建筑的結構、構件、使用功能、設備的損壞程度，并最大程度地減小地震對人身安全的影響[6]。

4?結語

該文通過對建筑機電工程中的抗震支吊架的定義、分類、應用范圍、布置原則、現場施工應用進行了一定解釋，將質量控制貫徹落實到實際安裝施工作業的整個過程中，提出科學的針對性建議，加快推進BIM技術等新型技術手段在抗震支吊架中的應用，降本增效。

參考文獻

[1]王偉蔚，姜新華，潘鄰.建筑抗震支吊架生產及施工應用現狀與展望[J].建筑技術，2021，52（9）：1148-1152.

[2]羅干，丁幼亮，朱浩樑.抗震支吊架抗震連接構件的破壞試驗與數值分析研究[J].工程建設與設計，2020（3）：40-44.

[3]羅新立.抗震支吊架在鋼結構倉庫消防管道的應用探討[J].建材與裝飾，2020（14）：236-237.

[4]李林珊，白羽，周立超，等.管道抗震支吊架振動臺試驗研究[J].四川建筑科學研究，2021，47（3）：36-42.

[5]劉紀才，李偉鋒.新型裝配式（抗震）一體化支吊架系統整體解決方案[J].安裝，2021（2）：11-13.

[6]冼哲毅，盧有根，卓樂君.走廊機電管線綜合支吊架的應用[J].安裝，2021（3）：20-22.