抗震支吊架在建筑機(jī)電工程中的應(yīng)用

曹崇祥

摘要：在建筑機(jī)電工程施工過程中，抗震支吊架的安裝與布設(shè)能夠起到對(duì)機(jī)電管理的保護(hù)作用，可以有效減少并削弱地震災(zāi)害對(duì)建筑內(nèi)部機(jī)電設(shè)備以及各類管道線路的破壞，控制震害及其帶來的負(fù)面作用在局部范圍內(nèi)，確保機(jī)電系統(tǒng)可以在短時(shí)間內(nèi)逐漸恢復(fù)正常使用功能。該文主要分析抗震支吊架的分類形式、應(yīng)用范圍及施工要點(diǎn)，供類似項(xiàng)目參考。

關(guān)鍵詞：建筑機(jī)電??抗震支吊架???應(yīng)用??工程技術(shù)

中圖分類號(hào)：TU311???文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A???文章編號(hào)：1672-3791（2022）07（b）-0000-00

民用建筑機(jī)電工程中，主要涉及到油電氣管線、消防管道等常見機(jī)電設(shè)備，若此類設(shè)備設(shè)施受到損壞，不僅會(huì)直接影響到消防系統(tǒng)的使用功能，還可能引發(fā)一系列無法預(yù)估的次生災(zāi)害，極大程度上威脅到住戶的人身財(cái)產(chǎn)安全，甚至致使傷亡人數(shù)的大幅增加。為此，我國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部門陸續(xù)出臺(tái)了相關(guān)建筑機(jī)電工程抗震設(shè)計(jì)指導(dǎo)規(guī)范，針對(duì)建筑機(jī)電工程的抗震設(shè)計(jì)與施工提出了明確規(guī)定與要求，即若建筑物所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度在6度及6度以上，則在建筑機(jī)電系統(tǒng)的安裝施工必須納入抗震設(shè)計(jì)。由此可見，重視并強(qiáng)化建筑機(jī)電工程的抗震設(shè)計(jì)，對(duì)保障建筑安全具有重要的現(xiàn)實(shí)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(shè)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(gòu)件、四是加固吊桿。

1.2分類

常用的建筑機(jī)電抗震支吊架包括四種類型;一是縱向抗震支吊架、二是側(cè)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(jié)構(gòu)圖。

2抗震支吊架的應(yīng)用

在項(xiàng)目施工中應(yīng)用抗震支吊架之前，需結(jié)合具體情況對(duì)其進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，明確所用抗震支吊架配件型號(hào)，確定每個(gè)抗震支吊架的對(duì)應(yīng)位置，與此同時(shí)，對(duì)每個(gè)抗震支吊架的荷載予以驗(yàn)算，最大限度內(nèi)壓縮抗震支吊架所占用的空間，也為后續(xù)施工的管線提供便利的空間條件。下文將簡(jiǎn)單介紹建筑機(jī)電安裝施工中抗震支吊架的具體應(yīng)用[1]。

2.1確定抗震支吊架的應(yīng)用范圍

首先依據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)說明及地下車庫建筑機(jī)電各專業(yè)圖紙對(duì)管道進(jìn)行識(shí)別，確定需要安裝抗震支吊架的管道等，依據(jù)如下：

（1）建筑所在地區(qū)的抗震設(shè)計(jì)烈度為6度及6度以上，則機(jī)電安裝施工工程必須涵蓋抗震設(shè)計(jì);（2）消防管道、室內(nèi)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(duì)托架、支吊架或吊架的使用時(shí)，則應(yīng)參照規(guī)范要求完善抗震支承的設(shè)置。對(duì)于高層建筑來說，若所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度在8度、9度以上，且排水立管與給水立管的直線長(zhǎng)度均不低于100?m，需按照具體規(guī)定采取相應(yīng)的抗震動(dòng)措施;（3）對(duì)于矩形截面面積超出0.38?m2的事故通風(fēng)風(fēng)道、防排煙風(fēng)道，以及圓形直徑不低于0.7?m的風(fēng)機(jī)設(shè)備與風(fēng)管系統(tǒng)、重力不低于1.8?kN的空調(diào)機(jī)組，須設(shè)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(nèi)徑不小于60?mm;（5）內(nèi)徑大小不少于25?mm的燃?xì)夤艿馈⒁只蚴墙ㄖ叨瘸?0?m的建筑物內(nèi)的燃?xì)夤艿?，?yīng)重點(diǎn)完善抗震支撐的設(shè)置;（6）對(duì)于鍋爐房、熱交換站以及制冷機(jī)房?jī)?nèi)的管道，應(yīng)采取有效的抗震支撐結(jié)構(gòu)，從側(cè)向、縱向兩個(gè)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(yīng)優(yōu)先考慮選擇門型抗震支吊架;（7）建筑機(jī)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(shí)，將抗震支吊架設(shè)置在隔震層的兩側(cè)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(jù)規(guī)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(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)抗震支吊架的間距，應(yīng)嚴(yán)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(xiàng)目DN100型號(hào)給水管道為例，依據(jù)抗震支吊架設(shè)置要求計(jì)算間距，具體如下。

水平地震力綜合系數(shù)：

αEk=γηζ1ζ1αmax=0.39?（1）

γ為非結(jié)構(gòu)構(gòu)件功能系數(shù);此處取0.9;

η為非結(jié)構(gòu)構(gòu)件類別系數(shù)，此處取0.6;

ζ1為狀態(tài)系數(shù)，此處取1.0;

ζ1為位置系數(shù)，此處取1.0;

αmax為地震影響系數(shù)最大值，此處取0.72。

水平管線側(cè)向及縱向抗震支吊架間距：

（2）

L為水平管線側(cè)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(cè)向12?m，縱向24?m;

αEk為水平地震斜撐綜合系數(shù);計(jì)算見公式（1），規(guī)范要求不足1.0時(shí)按照1.0計(jì)算

R為抗震斜撐角度調(diào)整系數(shù)，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(xiàng)目DN100型號(hào)給水管道為例，側(cè)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(shè)計(jì)

經(jīng)上述計(jì)算，DN100型號(hào)給水管道抗震設(shè)計(jì)中，布置側(cè)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(duì)抗震支吊架位置進(jìn)行設(shè)計(jì)[2]。

原則1：選擇合適的側(cè)向抗震支吊架，穩(wěn)定設(shè)置在每段水平直管道的兩端位置上。

原則2：若兩個(gè)相鄰側(cè)向抗震支吊架間距離過大，且超出了最大設(shè)計(jì)間距的要求下，應(yīng)將側(cè)向抗震支吊架增設(shè)在中間;在每段水平直管道的兩端，至少增設(shè)一個(gè)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(shè)計(jì)間距的情況下，需以表1要求為基準(zhǔn)，逐一完成縱向抗震支吊架的布設(shè)。例如：對(duì)于長(zhǎng)度為36?m?的DN100型號(hào)建筑給水管道，需以24?m的最大間距為基準(zhǔn)，沿著既定順序逐一完成縱向支撐的設(shè)置，直到所有支撐的間隔距離與規(guī)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(diǎn)間可以存在一定程度的縱向偏移，對(duì)于水管和電線套管等部件的設(shè)置，以低于1/16的最大側(cè)向支吊架間距為宜。對(duì)于支撐風(fēng)管、電纜梯架以及電纜托盤和槽盒的支吊架，間距大小應(yīng)在其寬度大小的兩倍以內(nèi)。

原則4：對(duì)于側(cè)向抗震支吊架的設(shè)置，應(yīng)使其處于水平管線轉(zhuǎn)彎位置的0.6?m范圍內(nèi)。若斜撐的支護(hù)支撐作用直接施加到管線上，則也可將其作為支護(hù)、支撐另一側(cè)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(cè)向抗震支吊架最大間距，那么計(jì)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(shí)現(xiàn)水平管線與地面設(shè)備間的穩(wěn)定連接，需優(yōu)先考慮選用柔性連接的方式連接管線與設(shè)備，若水平管線處于垂直管線600?mm范圍內(nèi)，則應(yīng)完善側(cè)向支撐的設(shè)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(yīng)結(jié)合實(shí)際情況加裝抗震支撐。

3.3抗震支吊架抗震驗(yàn)算

依據(jù)已經(jīng)深化完成的抗震支吊架位置間距深化圖紙對(duì)每種抗震支吊架抗震系統(tǒng)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，從而確定抗震支吊架抗震系統(tǒng)[3]。

3.4抗震支吊架施工流程及安裝要點(diǎn)

3.4.1抗震支吊架施工流程

首先測(cè)量放線而后進(jìn)行下料，按要求工序安裝吊點(diǎn)脹栓，安裝垂直向吊桿，并安裝橫擔(dān)或管卡，做好側(cè)向加固件與縱向加固件的安裝作業(yè)即可。

3.4.2抗震支吊架安裝要點(diǎn)

（1）對(duì)于錨栓區(qū)表面需保持平整與堅(jiān)實(shí)的狀態(tài)，通常情況下需避免出現(xiàn)起砂、起殼及蜂窩、麻面、油污等問題現(xiàn)象，防止給錨栓的承載力與使用安全造成負(fù)面影響;

（2）對(duì)于整個(gè)錨固深度范圍內(nèi)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)大于C30以上;

（3）進(jìn)行錨栓操作的過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)的設(shè)計(jì)要求，尤其是在實(shí)施鉆孔前，施工人員需利用鋼筋探測(cè)器，對(duì)其進(jìn)行全面檢查，防止孔位與線管鋼筋等隱蔽物相遇;

（4）對(duì)于螺母與全螺紋吊桿、錨栓之間的連接處理，應(yīng)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(zhǎng)度;

（5）待完成全螺紋吊桿的安裝后，檢測(cè)其垂直度，一般允許偏差在±4°以內(nèi);

（6）以工程設(shè)計(jì)要求為基準(zhǔn)，垂直安裝斜撐，并準(zhǔn)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(yīng)控制其與中心線間的偏離角度在2.5°以內(nèi);

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

（10）按設(shè)計(jì)要求，扭矩鎖緊螺桿螺母，避免在后續(xù)使用期間出現(xiàn)松動(dòng)等問題現(xiàn)象[4]。

3.5抗震支吊架較傳統(tǒng)支吊架的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

觀察分析建筑中傳統(tǒng)支吊架的應(yīng)用特點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn)，其僅能夠?qū)ωQ向荷載起到有效的承受作用，且在發(fā)生地震災(zāi)害時(shí)，會(huì)出現(xiàn)程度較大且十分明顯的側(cè)向擺動(dòng)現(xiàn)象，很容易對(duì)臨近設(shè)施造成破壞，甚至損壞建筑機(jī)電工程系統(tǒng)，引發(fā)一系列的次生災(zāi)害。這不僅會(huì)使得后期維護(hù)的難度進(jìn)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(wěn)定性，一旦發(fā)生地震，其可以綜合承載縱向力和橫向力，使得管線系統(tǒng)原有的動(dòng)力特性發(fā)生改變，呈現(xiàn)出由柔變剛的變化特點(diǎn)，顯著提升設(shè)備、管道的牢固性，最大限度內(nèi)減輕、控制地震災(zāi)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(jiǎn)要分為兩種類型，一是側(cè)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(guān)鍵作用的支撐系統(tǒng)，抗震支吊架與建筑主體結(jié)構(gòu)緊密連接。在發(fā)生地震災(zāi)害時(shí)，建筑物中的抗震支吊架可以向主體結(jié)構(gòu)傳送管道和設(shè)備產(chǎn)生的地震作用力，以達(dá)到小震不損、中震可修、大震不倒的效果，可大大降低對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件、使用功能、設(shè)備的損壞程度，并最大程度地減小地震對(duì)人身安全的影響[6]。

4?結(jié)語

該文通過對(duì)建筑機(jī)電工程中的抗震支吊架的定義、分類、應(yīng)用范圍、布置原則、現(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)用進(jìn)行了一定解釋，將質(zhì)量控制貫徹落實(shí)到實(shí)際安裝施工作業(yè)的整個(gè)過程中，提出科學(xué)的針對(duì)性建議，加快推進(jìn)BIM技術(shù)等新型技術(shù)手段在抗震支吊架中的應(yīng)用，降本增效。

參考文獻(xiàn)

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

[2]羅干，丁幼亮，朱浩樑.抗震支吊架抗震連接構(gòu)件的破壞試驗(yàn)與數(shù)值分析研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2020（3）：40-44.

[3]羅新立.抗震支吊架在鋼結(jié)構(gòu)倉(cāng)庫消防管道的應(yīng)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(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究[J].四川建筑科學(xué)研究，2021，47（3）：36-42.

[5]劉紀(jì)才，李偉鋒.新型裝配式（抗震）一體化支吊架系統(tǒng)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(jī)電管線綜合支吊架的應(yīng)用[J].安裝，2021（3）：20-22.