摘 要：抗震支架屬于特殊支架，區(qū)別于普通的承重支架，主要承載由于地震波的沖擊管道所受的力，保證設備管道在地震發(fā)生時滿足規(guī)范的要求，不至于受損、遭到破壞，進而影響人們的生活和生命安全。鑒于此，從抗震支架組成與材料要求、設置原則、施工順序及要點、設計計算分析及創(chuàng)新設置等幾方面對建筑工程中抗震支架的施工、設計及應用進行了論述。

關鍵詞：抗震支架;材料;安裝要點;設計計算分析;創(chuàng)新設置

0? ? 引言

隨著人民生活水平的提高，對建筑安全的要求越來越嚴格，全球變暖，人們賴以生存的環(huán)境不斷惡化，可能發(fā)生的地震隨時會破壞我們賴以生存的家園，尤其是與我們息息相關的地方——建筑小區(qū)。因此，實現對建筑小區(qū)的抗震設計、施工已刻不容緩，其中對機電管線支架體系的抗震設計、施工尤其重要。

嘉禾金茂府項目以住宅為主，涵蓋幼兒園、農貿市場、商業(yè)，由26層高層、10層洋房，共計29棟樓組成高端住宅，占地約11萬m2，總建筑面積約36萬m2，地下一層?？拐鹬Ъ茉诖隧椖康玫搅顺浞诌\用，并獲得了當地政府的表揚及肯定?，F以此項目為例，重點對抗震支架設計、施工中的難點進行論證、分析、計算，并對后續(xù)抗震支架發(fā)展方向進行了創(chuàng)新。

1? ? 抗震支架組成與材料要求

抗震支吊架系統(tǒng)一般由C型成品槽鋼、專用抗震連接件、抗震管卡、裂縫混凝土用后擴底錨栓或鋼結構梁夾組成，抗震連接件與槽鋼通過機械連接可隨意調節(jié)抗震支吊架尺寸、高度。抗震支吊架現場應做到不焊接，而由錨栓與原有混凝土結構可靠連接，鋼結構采用梁夾固定。

1.1? ? 支架的主要制作材料

由單面C型槽鋼、螺桿、螺母、抗震連接件、限位緊固件、槽鋼端蓋及管卡等組成。

1.2? ? 支架的材料要求

（1）整套支吊架系統(tǒng)應具備抗沖擊載荷耐火等級要求，在特殊荷載下發(fā)生火災時能保證安全，確保發(fā)生火災情況下具有一定的耐火等級（不小于180 min）。

（2）用于抗震支架的C型鋼應為Q235B及以上強度的鋼材，且要求為冷壓成型槽鋼;槽鋼側面應具有軸向加勁肋，以加強截面剛度及抗彎能力;應能提供檢測機構出具的槽鋼材質檢驗報告、槽鋼正面抗壓承載力測試報告、側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型槽鋼內緣須有齒牙，且齒牙深度不小于0.9 mm;所有配件的安裝依靠機械咬合實現，嚴禁任何以配件的摩擦作用來承擔受力的安裝方式，以保證整個系統(tǒng)的可靠連接。

（4）抗震支吊架應防腐，槽鋼表面應采用熱浸鋅處理（鋅層厚度不低于55 μm），以滿足抗震支吊架的耐久性。成品槽鋼現場切割部分切口，應保證切口斷面垂直，切割后應使用砂紙或板銼去除切口毛刺，然后對切口涂層進行修補處理，熱鍍鋅成品槽鋼用噴鋅罐補鋅，修補后的涂層厚度應不小于原涂層厚度。

2? ? 抗震支架設置要點

（1）所有給排水、暖通、電氣專業(yè)需要按規(guī)范要求進行抗震支架設置。

（2）對每段水平直管道應在其兩端設置側向抗震支吊架。

（3）對每段水平直管道都應至少設置一個縱向抗震支吊架，當兩個縱向抗震支吊架距離超過最大設計間距時，應按要求間距依次增設縱向抗震支吊架。

（4）水平管道在安裝柔性補償器及伸縮節(jié)的兩端必須設置側向及縱向抗震支吊架。

3? ? 抗震支架安裝要點

本項目現場地下室總體面積較大，各專業(yè)管線多，大部分都采用水平平面排布，但局部管道交叉嚴重，因此所有管線安裝前要充分利用BIM圖，落實各自管線承重支架設置的位置，避免邊施工邊設計，減少打架?？拐鹬Ъ馨惭b前也要根據已有的承重支架，充分考慮自己的安裝位置，并反映在圖紙上，然后再進行施工?？拐鹬У跫艿陌惭b主要從以下幾點進行把控：

3.1? ? 抗震支吊架構件的存放及加工處理

（1）抗震支吊架構件運輸到現場時，應盡量存放于干燥的室內，小型構件應分序放好。

（2）槽鋼及吊桿放置在室內時，應在地面放置木條或防水薄膜。當受場地制約不得不放置到室外時，存放方式同室內一樣，但地面必須設置一層防水層，防止抗震產品構件腐蝕。

（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戴上手套，防止被螺紋劃傷。

（4）切割槽鋼和吊桿應采用無齒距或砂輪鋸。有孔槽鋼切割時必須按照槽鋼標示的刻度進行，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，應把材料上吸附的鐵屑清除，還應把材料的切口用砂輪磨去毛刺并噴上鍍鋅劑，以保護抗震支吊架構件，防止毛刺劃傷人體。

3.2? ? 抗震支吊架的安裝、固定

施工人員先對照施工圖紙熟悉現場施工環(huán)境及已完成安裝管道的走向和規(guī)格，確認樓板厚度是否滿足受力要求，確認現場實際可利用的安裝空間是否足夠滿足要求，確認抗震支架的規(guī)格與現場管線規(guī)格是否相符合。

3.2.1? ? 測量、錨栓定位

主要是測量所要安裝點的風管、水管規(guī)格，風管、水管底標高距樓板的高度，來決定全螺紋吊桿的長度、上下兩根橫梁槽鋼的長度、加勁槽鋼的長度及斜撐槽鋼的長度;確定膨脹錨栓的位置，以便進行鉆孔。在混凝土結構上，機械錨栓的打入必須達到規(guī)定的深度值。

3.2.2? ? 切料

根據測量出的數據來決定全螺紋吊桿、上下槽鋼、加勁槽鋼及斜撐槽鋼的長度，然后進行切割，切割完后須在切口處噴灑金屬噴鋅劑，避免切口腐蝕。

3.2.3? ? 主吊的安裝

根據主吊膨脹螺栓的位置鉆孔，進而安裝膨脹錨栓及全螺紋吊桿。

3.2.4? ? 橫梁的安裝

風管抗震支架安裝上下兩根橫梁時，其下橫梁須擰緊，進而安裝限位組件，上橫梁維持松弛狀態(tài)。水管抗震支架安裝橫梁槽鋼，需要用P型管夾或Ω型夾將水管固定在橫梁槽鋼上。

3.2.5? ? 側向、縱向支撐的安裝

先定位側向、縱向支撐的膨脹錨栓的位置，然后鉆孔，進而安裝側向、縱向支撐。其中安裝風管抗震支架時上橫梁也須安裝擰緊。

3.2.6? ? 加勁裝置的安裝

安裝加勁裝置時，間距應該滿足相應的要求。

3.3? ? 抗震支架安裝注意事項

（1）固定于混凝土結構的抗震支吊架，應采用具有機械鎖效應的后擴底錨栓;

（2）固定于鋼柱及鋼梁上的抗震支吊架，在不能焊接和打孔連接時，應采用專門的夾具進行連接，對于焊接連接要保證焊接強度，打孔連接要保證連接錨栓具有足夠強度;

（3）安裝前要保證錨固區(qū)表面堅實、平整，不應有起砂、起殼、蜂窩、麻面、油污等影響錨固承載力的缺陷;

（4）在錨固深度的范圍內混凝土強度等級應達到C30或以上;

（5）錨固操作應符合錨栓設計要求，避免遇到鋼筋和預埋管線。

4? ? 抗震支架的設計計算分析

4.1? ? 抗震支架的計算公式

（1）水平地震力標準值按下式計算（采用等效側力法進行水平地震作用標準值計算）：

F=γηE1E2SmaxG=SekG

式中，F為機電管線水平地震作用標準值;γ為非結構構件功能系數;η為非結構構件類別系數;E1為狀態(tài)系數;E2為位置系數;Smax為水平地震影響系數最大值;G為非結構構件的重力，即抗震支吊架間管線滿負荷重力值。

（2）水平地震綜合系數Sek可按下式計算：

Sek=γηE1E2Smax

注：當Sek計算值小于0.5時，按0.5取值。

（3）地震作用效應值按下式計算：

S=γGSGA+γEHSEHA

式中，S為機電工程設施或構件內力組合的設計值，包括組合的彎矩、軸向力和剪力設計值;γG為重力荷載分項系數，一般情況應采用1.2;γEH為水平地震作用分項系數，取1.3;SGA為重力荷載代表值的效應;SEHA為水平地震作用標準值的效應。

（4）復核：地震作用效應值S≤R時，即為合格，否則為不合格。R為構件承載力設計值（抗震支架）。

4.2? ? 實例計算分析

嘉禾金茂府項目效果圖如圖1所示，地庫機電管道包括消防、給排水、通風、電氣橋架等，敷設較復雜，按設計要求本小區(qū)應對機電管道設置抗震措施。但抗震支架設置對大部門管理者來說都是第一次施工管理，經驗不足，為避免支架設置安裝完成后不符合要求，不能達到抗震標準，本項目設置的所有抗震支架必須在安裝前使用4.1中3個公式進行設計計算，然后復核抗震支架的制作、安裝及設置間距是否符合當地地震力影響的要求，這樣才能保證最終的施工設計結果滿足要求。

4.2.1? ? 地下室DN150消防管的抗震支架設計計算分析

管道抗震支架安裝示意圖如圖2所示。

（1）各參數確定：

1）本地設防烈度為7度，地震加速度為0.1g;

2）位置系數E1：由于支架設置在地下室底層，位置系數取1;

3）狀態(tài)系數E2：由于支承點低于質心的管道，狀態(tài)系數取2;

4）水平地震影響系數最大值Smax：對應設防烈度為7度的地震影響系數為0.08;

5）非結構構件類別系數η：設防類別按丙類建筑計算，消防系統(tǒng)類別系數取1;

6）非結構構件功能系數γ：設防類別按丙類建筑計算，消防系統(tǒng)功能系數取1.4。

（2）水平地震綜合系數計算：

Sek=γηE1E2Smax=1×1.4×2×10.08=0.224<0.5，按要求直接取0.5。

（3）水平地震力標準值計算：

F=γηE1E2SmaxG=SekG=0.5G

消防管DN150每米重量經計算為400 N，按抗震支架間距12 m計算：

F=0.5G=0.5×400×12=2 400 N

（4）地震作用效應值計算：

S=γGSGA+γEHSEHA，消防管承重支架按3 m間距計算。重力荷載分項系數γG取1.2，水平地震作用分項系數γEH取1.3。

S=2 400×1.3=3 120 N（不計算重力荷載代表值的效應）

S=3×400×1.2+2 400×1.3=4 560 N（計算重力荷載代表值的效應）

（5）通過計算比較S與R值，復核結果是否符合要求，結果如表1所示。

結論：經過以上計算，現場設置的水管抗震支架符合要求。

4.2.2? ? 地下室1 200×400風管抗震支架的設計計算分析

風管抗震支架安裝示意圖如圖3所示。

（1）各參數確定：

1）本地設防烈度為7度，地震加速度為0.1g;

2）位置系數E1：由于支架設置在地下室底層，位置系數取1;

3）狀態(tài)系數E2：由于支承點低于質心的管道，狀態(tài)系數取2;

4）水平地震影響系數最大值Smax：對應設防烈度為7度的地震影響系數為0.08;

5）非結構構件類別系數η：設防類別按丙類建筑計算，風管系統(tǒng)類別系數取0.9;

6）非結構構件功能系數γ：設防類別按丙類建筑計算，風管系統(tǒng)功能系數取0.6。

（2）水平地震綜合系數計算：

Sek=γηE1E2Smax=0.9×0.6×2×10.08=0.086 4<0.5，按要求直接取0.5。

（3）水平地震力標準值計算：

F=γηE1E2SmaxG=SekG=0.5G

風管1 200×400每米重量經計算為340 N，按抗震支架間距9 m計算：

F=0.5G=0.5×340×9=1 530 N

（4）地震作用效應值計算：

S=γGSGA+γEHSEHA，風管承重支架按3 m間距計算。重力荷載分項系數γG取1.2，水平地震作用分項系數γEH取1.3。

S=1 530×1.3=1 989 N（不計算重力荷載代表值的效應）

S=3×340×1.2+1 530×1.3=3 213 N（計算重力荷載代表值的效應）

每個吊桿抗拉荷載值：3 213÷2≈1 607 N。

（5）通過計算比較S與R值，復核結果是否符合要求，結果如表2所示。

結論：經過以上計算，現場設置的風管抗震支架符合要求。5? ? 創(chuàng)新設置

目前民用建筑設置抗震設施的項目不多，大部分應當地政府的要求，也僅是對管道設置抗震支架。但按以后的發(fā)展趨勢，抗震設施設置會越來越多，要求也會越來越嚴格，如設備的抗震設施設置，目前這一領域基本都未實行。本項目初步對落地風機安裝設置了抗震設施，并復核驗算地震效應下地腳螺栓所受的抗拉力、抗剪力，滿足每個螺栓的受拉、受剪設計值要求，符合規(guī)定。本次初步對設備進行了抗震設施的安裝，總結經驗，以后會逐步增加設備抗震設施的設置范圍，如運用于吊式風機的抗震設施、配電柜的抗震設施等。

管道支架的設置創(chuàng)新——設置承重與抗震共用支架。目前大部門抗震支架的設置都是只考慮地震力的效應，是在管道承重支架的基礎上額外設置抗震支架，主要原因有：一是承重支架和抗震支架是兩家單位甚至多家分開設計、施工，各家負責各自的施工內容;二是各家設置支架時，只計算各自的參數，并未綜合考慮共用的問題。這樣最終產生的不利影響是既增加了安裝工程量，又增加了材料使用量，也延長了施工工期，增加了施工管理難度。因此，以后在設置支架時，可以充分考慮抗震支架和承重支架的規(guī)范要求，設置共用支架，同時要嚴格根據參數計算好，必須滿足所有要求。

6? ? 結語

本文從抗震支架組成與材料要求、設置原則、施工順序及要點、設計計算分析及創(chuàng)新設置等幾方面對建筑工程中抗震支架的施工、設計及應用進行了論述，并對后續(xù)抗震支架發(fā)展方向進行了創(chuàng)新，以更好地保障人們的居住安全。

[參考文獻]

[1] 建筑機電工程抗震設計規(guī)范：GB 50981—2014[S].

[2] 建筑電氣設施抗震安裝：16D707-1[S].

收稿日期：2020-04-15

作者簡介：汪進步（1978—），男，安徽宿州人，工程師，研究方向：工程管理。