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                    抗震支吊架設計與應用

                    2018-11-13 20:07:06


                    抗震支吊架可在地震中給予機電各系統充分保護,可用于抵抗來自水平及垂直方向的地震力的破壞。 根據所保護機電系統的不同,抗震支吊架可分為管道抗震系統、風管抗震系統和電氣(包括電氣線管、線槽 及橋架)抗震系統。

                    封閉母線槽|電纜橋架|低壓母線槽|高壓母線


                    抗震支架產品以及配套錨栓產品的驗收、質量應滿足(不限于)如下標準和國家現行規范標準的要求:

                    GB50011-2010《建筑抗震設計規范》

                    GB50981-2014《建筑機電工程抗震設計規范》

                    GB50242-2002《建筑給排水及采暖工程施工質量驗收規范》

                    GB50234-2002《通風與空調工程質量驗收規范》

                    《自動噴水滅火系統施工及驗收規范》GB50261-2005

                    《建筑電氣工程施工質量驗收規范》GB50303-2002

                    《03S402室內管道支架及吊架》

                    注:以上規范要求已有更新。


                    抗震支架規范

                    GB50011-2010:


                    1.0.2條 抗震設防烈度為6度及以上地區的建筑,必須進行抗震設計。

                    3.7.1條 非結構構件,包括建筑非結構構件和建筑附屬機電設備,自身及其與結構主體的連接,應進行抗震設計。

                    第13章 非結構構件抗震設計的計算與抗震措施。

                    GB50981-2014:

                    1.0.4條 抗震設防烈度為6度及6度以上地區的建筑機電工程必須進行抗震設計。

                    5.1.4條 防排煙風道、事故通風風道及相關設備應采用抗震支吊架。

                    7.4.6條 設在建筑物屋頂上的共用天線應采用防止因地震導致設備或部件損壞后墜落傷人的安全防護措施。

                    GB50981-2014規定了需進行抗震支吊架的設置范圍:

                    懸吊管道中重力大于1.8kN的空調機組、風機等設備;

                    DN25以上的燃氣管道;

                    DN65以上的生活給水、消防管道、柔性連接的質量為9kg~25kg的管道附件以及剛性連接的質量大于25kg以上管道附件;

                    矩形截面面積大于等于0.38m2和圓形直徑大于等于0.7m的風管系統;

                    對于內徑大于等于60mm的電氣配管及重力大于等于150N/m的電纜梯架電纜槽盒、母線槽;

                    所有規格的防排煙風道及事故通風風道及其設備。

                    管線的選?。?/span>

                    給水排水及消防、供暖、通風、空調、燃氣、熱力、電力、通訊;

                    按不同系統管道規格或重量進行選??;

                    可單管設置,也可設置多管共架綜合抗震支架;

                    在規范41頁的條文說明:

                    懸吊管道中重力大于1.8KN的設備;

                    DN65以上的生活給水、消防管道系統;(針對水管)

                    矩形截面面積大于等于0.38平米和圓形直徑大于等于0.7m的風管系統;

                    對于內徑大于等于60mm的電氣配管;

                    重力大于等于150N/m的電纜梯架、電纜槽盒、母線槽;

                    內徑大于等于25mm燃氣管道;


                    支架布置及相關要求


                    封閉母線槽|電纜橋架|低壓母線槽|高壓母線

                    抗震支吊架的最大間距 表8.2.3

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                    改建工程最大抗震加固間距為上表數值的一半;

                    注:這個表格是抗震支架平面布置圖的設計基本依據,也是規范中關于抗震支架設計的核心內容。

                    抗震支吊架的間距計算:

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                    可解讀為:

                    抗震支架設置間距不一定是管線種類的最大間距;

                    間距與地震作用大小有關,當αEK大于1.0時,支架需加密;

                    與斜撐角度有關,當斜撐豎向夾角小于45度,支架需加密;

                    采用雙向支架和橫向支架交替布置的形式比較合理:

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                    3.4.2 當計算兩個連接在一起、抗震措施要求不同的機電設備時,應按較高要求進行抗震設計。建筑機電設備連接損壞時,不應引起與之相連的有較高要求的附屬機電設備失效。

                    注:比較好理解,綜合抗震支架按較高標準的的管線進行計算設防。

                    抗震支吊架布置原則:

                    8.3.1 每段水平直管道應在兩端設置側向抗震支吊架。

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                    8.3.2 當兩個側向抗震支吊架間距超過最大設計間距時,應在中間增設側向抗震支吊架。

                    8.3.3每段水平直管道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,應按本規范第8.2.3條要求間距依次增設縱向抗震支吊架。

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                    8.3.5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。應符合下列規定:

                    1 水管及電線套管不得超過最大側向支吊架間距的1/16;

                    2 風管、電纜梯架、電纜托盤和電纜槽盒不得超過其寬度的兩倍。

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                    舉例:最大偏移量計算12/16=0.75米,這個條件很苛刻。

                    8.3.6 水平管道應在離轉彎處0.6m范圍內設置側向抗震支吊架;若斜撐直接作用于管道,其可作為另一側管道的縱向抗震支吊架;距下一縱向抗震支吊架間距應按下式計算:

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                    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為側向抗震支吊架間距(m)。

                    舉例:L1=24米,L2=12,則:計算L=18.6米。

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                    推論:短直段轉向管道支架布置。

                    若直段長度:

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                    只需在轉向處設置側向抗震支架即可。

                    8.3.7 水平管線通過垂直管線與地面設備連接時,管線與設備之間采用柔性連接。水平管線距垂直管線600mm范圍內設置側向支撐。垂直管線底部距地面大于0.15m應設置抗震支撐。

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                    地震力水平力計算及受力校核:

                    3.4.4 建筑機電工程的地震作用計算方法,應符合下列要求:

                    各構件和部件的地震力應施加于其重心,水平地震力應沿任一水平方向;

                    建筑機電工程自身重力產生的地震作用可采用等效側力法計算;對支承于不同樓層或防震縫兩側的建筑機電工程,除自身重力產生的地震作用外,尚應同時計算地震時支承點之間相對位移產生的作用效應;

                    建筑機電設備(含支架)的體系自振周期大于0.1s且其重力超過所在樓層重力的1%,或建筑機電設備的重力超過所在樓層重力的10%時,宜進入整體結構模型進行抗震計算,也可采用樓面反應譜方法計算。其中,與樓蓋非彈性連接的設備,可直接將設備與樓蓋作為一個質點計入整個結構的分析中得到設備所受的地震作用。

                    采用等效側力法計算是一種簡單可行的方法。

                    采用等效側力法時,水平地震作用標準值按下列公式計算:

                    F=γηζ1ζ2αmaxG (3.4.5)

                    F:沿最不利方向施加于機電工程設施重心處的水平地震作用標準值;

                    γ:非結構構件功能系數,按本規范3.4.1 條執行;

                    η:非結構構件類別系數,按本規范3.4.1 條執行;

                    ζ1:狀態系數;對支承點低于質心的任何設備和柔性體系宜取2.0,其余情況可取1.0;(此處:吊架應該都取1.0)

                    ζ2:位置系數,建筑的頂點宜取2.0,底部宜取1.0,沿高度線性分布;(建筑地下室應該取1.0)

                    αmax:地震影響系數最大值;可按本規范第3.3.5條中多遇地震的規定采用;

                    G:區段管線重量:1)應包括管道及其中額定負載介質的重力,2)計入支管重量;

                    水平地震力綜合系數:αEk=γηζ1ζ2αmax

                    注:抗震支吊架要求計算的αEk不小于0.5。

                    功能系數和類別系數:

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                    水平地震影響系數最大值(表3.3.5)

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                    注:括號中數值分別用于設計基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區。

                    受力校核:

                    3.5.1 建筑機電工程設施工程的地震作用效應(包括自身重力產生的效應和支座相對位移產生的效應)和其他荷載效應的基本組合,應按下列計算 S=γGSGE+γEhSEhk (3.5.1)

                    S: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: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;

                    Senk:水平地震作用標準值的效應。

                    注:在抗震支架計算時一般只需考慮水平地震作用。

                    10.2.2 機電工程設施構件抗震驗算時,磨擦力不得作為抵抗地震作用的抗力;承載力抗震調整系數,可采用1.0,并應滿足下式要求:S≤R(R為構件承載力設計值)

                    注:抗震支架承載力大于管線的地震作用。

                    桿件受力:

                    水平力方向造成的兩種桿件受力狀態。

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                    桿件受力由連接配件,立桿及斜撐,錨栓共同傳遞給結構;

                    支架設計應確保連接(配件及支撐等)。

                    地震力作用下的強度驗算

                    斜撐及抗震連接構件的強度驗算(受壓校核和配件強度);

                    吊桿的強度驗算;

                    各錨固體的強度驗算,包括斜撐錨栓、吊桿錨栓等;

                    管束的強度驗算;

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                    支架構造規定:

                    8.3.4 抗震支吊架的斜撐與吊架的距離不得超過0.1m;

                    8.3.11 側向、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°;

                    3.1.8 穿過隔震層的建筑機電工程管道應采用柔性連接或其他有效措施,并應在隔震層兩側設置抗震支架。

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                    明確了隔震層位置支架的處理。

                    8.3.13 沿墻敷設的管道當設有入墻的托架、支架且管卡能緊固管道四周時,可作為一個側向抗震支吊架。

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                    8.3.14單管(桿)抗震支吊架的設置應符合下列要求:

                    1)連接立管的水平管道應在靠近立管0.6m范圍內設置第一個抗震吊架;

                    2)當立管長度超過1.8m時應在其頂部及底部設置四向抗震支吊架,當長度大于7.6m時應在中間加設抗震支吊架;

                    3)當立管通過套管穿越結構樓層時,套管可限制管道水平移動,可作為水平方向四向抗震支撐使用;

                    4)當管道中安裝的附件自身質量超過25kg時,應設置側向及縱向抗震支吊架;

                    8.3.12 抗震吊架斜撐安裝不應偏離其中心線2.5°;

                    8.3.9 不得將抗震支架安裝在非結構主體部位,如輕質隔墻等;

                    8.3.15門型抗震支吊架的設置應符合下列要求:

                    1)門型抗震支吊架應有一個側向抗震支吊架或兩個縱向抗震支吊架;

                    2)同一承重吊架懸掛多層門型吊架,應對承重吊架分別獨立加固并設置抗震斜撐;

                    3)門型抗震支吊架側向及縱向斜撐應安裝在上層橫梁或承重吊架連接處;

                    4)當管道上的附件質量超過25kg且與管道采用剛性連接時,或附件質量為9kg~25kg且與管道采用柔性連接時,應設置側向及縱向抗震支吊架;

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                    GB-50981-2014 建筑機電工程抗震設計規范中

                    8.1.2條規定:組成抗震支吊架的所有構件應采用成品構件,連接緊固件的構造應便于安裝。

                    第3.5.2條規定:建筑機電工程設施構建抗震驗算

                    JGJ339-2015 非結構構件抗震設計規范中第3.3.2條

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