試述抗震支吊架結(jié)構(gòu)在城市軌交系統(tǒng)中的應(yīng)用

文/王海忠 上海建工四建集團有限公司 上海 200032

在軌交工程的設(shè)計過程中，為保障項目質(zhì)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(chǎn)生的震動對機電系統(tǒng)造成的影響，這就對軌交工程的設(shè)計提出了更高的要求。為達到這一目標(biāo)就必須積極采取措施或采納具有革命性的技術(shù)，其中抗震支吊架的引入不僅能夠提升軌交系統(tǒng)的整體抗震性能，也使其運營更加穩(wěn)定與安全。本文結(jié)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(jié)構(gòu)在軌交系統(tǒng)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(fā)國家已具有多年發(fā)展歷史，但在我國尚屬新興技術(shù)之一?？拐鹬У跫芸捎糜谂潘⑾?、暖通空調(diào)、電氣、燃氣等機電工程，主要荷載以地震力為主，一旦設(shè)防烈度的地震來襲，該結(jié)構(gòu)能將槽盒、管道等設(shè)備的地震作用傳送至結(jié)構(gòu)體。再者目前軌道交通車輛在運行當(dāng)中產(chǎn)生的震動對普通支架及管線會帶來重大影響，短時間內(nèi)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(tǒng)的支吊架系統(tǒng)是將重力作為主要的荷載，這兩種技術(shù)在同一工程內(nèi)的設(shè)置并不重復(fù)，且可起到相輔相成的效果。

2、需要進行抗震設(shè)防的部位

懸吊管道中重力大于1.8KN的設(shè)備；DN65以上的生活給水、消防管道系統(tǒng)；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(fēng)風(fēng)道、事故通風(fēng)風(fēng)道及相關(guān)設(shè)備。

3、抗震支吊架布置原則

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

b.每段水平直管道應(yīng)在兩端設(shè)置側(cè)向抗震支吊架。

c.當(dāng)兩個側(cè)向抗震支吊架間距超過最大設(shè)計間距時，應(yīng)在中間增設(shè)側(cè)向抗震支吊架。

d.每段水平直管道應(yīng)至少設(shè)置一個縱向抗震支吊架，當(dāng)兩個縱向抗震支吊架距離超過最大設(shè)計間距時，應(yīng)按表1要求間距依次增設(shè)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(yīng)符合下列規(guī)定：

水管及電線套管不得超過最大側(cè)向支吊架間距的1/16；

高潮偷偷瞅了一眼前排的田卓，發(fā)現(xiàn)她也微露驚詫之色。高潮想了想，立馬寫了條短信，發(fā)給田卓：昔日草莽的鴻門宴，在兩千多年后的今天，即將在這里，華麗上演。

風(fēng)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(yīng)在離轉(zhuǎn)彎處0.6m范圍內(nèi)設(shè)置側(cè)向抗震支吊架；若斜撐直接作用于管道，其可作為另一側(cè)管道的縱向抗震支吊架；距下一縱向抗震支吊架間距應(yīng)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(cè)向抗震支吊架間距（m）。g.水平管線通過垂直管線與地面設(shè)備連接時，管線與設(shè)備之間采用柔性連接。水平管線距垂直管線600mm范圍內(nèi)設(shè)置側(cè)向支撐。垂直管線底部距地面大于0.15m應(yīng)設(shè)置抗震支撐。

4、抗震支吊架結(jié)構(gòu)的安裝

抗震支吊架結(jié)構(gòu)在城市軌交系統(tǒng)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(shù)據(jù)作為計算數(shù)據(jù)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(nèi)，且不可限制管線由于熱脹冷縮而產(chǎn)生的應(yīng)力。在挑選縱向吊架的構(gòu)件上，應(yīng)盡量選擇具備抵抗熱脹冷縮應(yīng)力的構(gòu)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(dāng)范圍內(nèi)縱向偏移，但必須保持在最大側(cè)向支撐間距的1/16以內(nèi)，風(fēng)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)需及時做出有關(guān)沉降位移的設(shè)計布置。在安裝縱向或側(cè)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(cè)向斜撐，斜撐偏離2.5度均不會對水電風(fēng)系統(tǒng)的單管或者是門形吊架等多管共用產(chǎn)生影響。

5、抗震支吊架的實際應(yīng)用

5.1 工程概況

鶴沙航城站為高架三層側(cè)式車站（包含地下電纜夾層）：地面一層為設(shè)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 。

抗震支吊架的最大間距 表1

5.2 抗震支吊架結(jié)構(gòu)技術(shù)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(jié)裝飾3標(biāo)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(qū)間進車站部分都是采用新型U型梁設(shè)計，與之連接的是車站站臺，站臺時現(xiàn)澆的混凝土結(jié)構(gòu)，考慮到該梁底部不允許承載受力，站廳公共區(qū)域正好處于U型梁底部，從變電所及水泵房等設(shè)備房內(nèi)管線需要從站臺箱梁底部穿越站廳公共區(qū)域，最終到達管理用房。

由于箱梁內(nèi)有預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)，管線支架打膨脹螺栓容易造成損壞，采用預(yù)埋槽件的方法事將槽件預(yù)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(yù)埋槽件系列產(chǎn)品具有動態(tài)、靜態(tài)承載力高，抗沖擊力強、易于調(diào)整等特點，并采用了國際最先進的多元合金滲層技術(shù)，大幅延長產(chǎn)品的使用壽命。管線支架設(shè)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(xù)產(chǎn)生的震動對管線產(chǎn)生損壞，影響正常的營運。減震支架的布置經(jīng)我方深化設(shè)計人員根據(jù)設(shè)計院提供的管線的數(shù)量和走向等參數(shù)，通過優(yōu)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(gòu)造型式、布置的具體位置等方面的關(guān)鍵工藝后提交原設(shè)計進行審核，設(shè)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(dāng)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(shù)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。

圖1 抗震支吊架結(jié)構(gòu)連接方式

圖2 抗震支吊架結(jié)構(gòu)

6、抗震支吊架設(shè)計在軌交系統(tǒng)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(tǒng)中均嚴格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，但依據(jù)實際情況，依然存在諸多技術(shù)問題。

6.1 抗震支吊架的地震力計算與軌交系統(tǒng)的地下部分

在目前的行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范下，有關(guān)軌交系統(tǒng)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(shù)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(jīng)實驗通過。

6.2 行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與實際情況不符

抗震支吊架結(jié)構(gòu)的布置目前均嚴格遵循《建筑機電工程抗震設(shè)計規(guī)范》。在常規(guī)的城市軌交工程中，尤其在隱秘狹小的空間內(nèi)，機電設(shè)備管線往往密集且繁多，且管線的布置也講究分層、分專業(yè)或是交叉布置，而抗震支吊架結(jié)構(gòu)的布置也需要以此進行考量，無法根據(jù)行業(yè)規(guī)定進行死板的鋪設(shè)。

在管線分層、分專業(yè)布置的情況下，搭設(shè)抗震支吊架的高度就會相應(yīng)增大，這就要求整個抗震支吊架系統(tǒng)需要具備足夠的剛度和強度來滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。此外，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建議抗震支吊架盡量增設(shè)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(chǎn)生沖突，斜向支撐也并非適合所有的工程項目。

結(jié)語：

綜上所述，在城市軌交系統(tǒng)的設(shè)計中，嚴格把控技術(shù)要點，并通過創(chuàng)新改革一系列先進技術(shù)，確?？拐鹬У跫芙Y(jié)構(gòu)的順利完工，并使其在軌交系統(tǒng)中起到穩(wěn)定作用。雖然目前關(guān)于抗震支吊架結(jié)構(gòu)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(tǒng)的日臻完善，抗震支吊架將更大限度發(fā)揮其作用，為城市的安全運行助力。

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