載喔科技：淺談城市軌道交通工程抗震支吊架的應(yīng)用

2020-06-14 21:05:39 載喔科技

抗震支吊架的概述

　　抗震支吊架是以地震力為主要荷載的用于城市軌道交通機電的抗震支撐系統(tǒng)，是一種在遭遇到設(shè)防烈度的地震時，能將管道、電纜槽盒及設(shè)備產(chǎn)生的地震作用傳到結(jié)構(gòu)體上的抗震支撐措施?？拐鹬У跫茉趪鴥?nèi)還是新鮮事物，但在國外尤其是地震多發(fā)的發(fā)達(dá)國家已有多年歷史。

　　機電抗震支吊架系統(tǒng)是實施抗震設(shè)防的地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計的機電工程管路、線槽及設(shè)備安裝的支持系統(tǒng)，原有一般意義的普通支吊架系統(tǒng)是以機電設(shè)備和管道等重力為主要荷載的支撐系統(tǒng)，這兩種支撐系統(tǒng)的設(shè)置并不重復(fù)而是相輔相成的。

　　《建筑機電工程抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50981—2014）規(guī)定，抗震支吊架建筑機電工程中的應(yīng)用范圍如下:

　　1）直徑大于65mm 的室內(nèi)給水、熱水機消防管道；

　　2）所有防排煙風(fēng)道、事故通風(fēng)風(fēng)道及設(shè)備；

　　3）所有截面積大于等于0.70㎡的圓形風(fēng)管；

　　4）所有截面積大于等于0.38㎡的矩形風(fēng)管；

　　5）內(nèi)徑不小于60mm 的電氣配管及每米重力不小于150N/m 的電纜梯架、電纜槽盒及母線槽等。

抗震支吊架抗震計算

　　當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，抗震支吊架在地震中可對給排水系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、電氣管線系統(tǒng)，在縱、橫兩個方向進(jìn)行限制性位移，避免碰撞喪失其運行功能。水平方向的地震負(fù)荷可由兩個不同方向的抗震支撐承擔(dān)，即側(cè)向抗震支撐承擔(dān)側(cè)向負(fù)荷，縱向抗震支撐承擔(dān)縱向負(fù)荷。所有抗震支撐須和結(jié)構(gòu)體做可靠連接。

　　抗震支吊架系統(tǒng)的安裝形式及布置原則都是依據(jù)嚴(yán)格的力學(xué)計算結(jié)果確定的，《建筑機電工程抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50981—2014）規(guī)定地震力的計算必須滿足規(guī)范要求。計算過程中的水平地震力按照等效側(cè)力法時為：

　　F =γηζ 1ζ 2α maxG

　　式中：F 為沿最不利方向施加于機電工程設(shè)施重心處的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值；γ 為非結(jié)構(gòu)構(gòu)件功能系數(shù)，查表取值0.9；η 為非結(jié)構(gòu)構(gòu)件類別系數(shù)；ζ 1 為狀態(tài)系數(shù)，對支撐點低于質(zhì)心的任何設(shè)備和柔性體系宜取2.0，其余情況可取1.0；ζ 2 為位置系數(shù)，建筑的頂點宜取2.0，底部宜取1.0，沿高度線性分布；對結(jié)構(gòu)要求采用時程分析法補充計算的建筑，應(yīng)按其計算結(jié)果調(diào)整；α max 為地震影響系數(shù)最大值；G 為非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重力，應(yīng)包括運行時有關(guān)的人員、容器和管道的介質(zhì)及儲運柜中的物品的重力。

　　在計算時，針對不同成品類型、不同組合、不同間距的抗震支吊架，核算出間距區(qū)間內(nèi)所有管道的重力荷載值；再根據(jù)規(guī)范取得所計算的抗震支吊架的狀態(tài)系數(shù)、位置系數(shù)及功能和類別系數(shù)，從而計算得到此吊架的水平地震作用。根據(jù)計算所得的水平地震作用及所計算的抗震支吊架形式，對其中每個桿件進(jìn)行受力分析，得出每個桿件的截面形式及尺寸。

　　例如：以DN200 保溫管道為例，材質(zhì)為鋼管，根據(jù)查到的相關(guān)數(shù)據(jù)可知：每延米鋼管重量為77.53kg/m，即G 水=0.7753kN/m。

　　根據(jù)《建筑機電工程抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50981—2014）第27 頁8.2.3 條，查詢抗震支吊架間距，按12m 計算。

　　G=G 水×L 水=0.7753×12=9.3036kN

　　F =γηζ 1ζ 2α maxG

　　水平地震力綜合系數(shù)：αEK=0.9×1.4×2.0×2.0×0.08=0.4032＜0.5，依據(jù)《建筑機電工程抗震設(shè)計規(guī)范》（GB-50981）8.24,8.25的要求，不足0.5時取0.5 。

　　F =0.5×9.3036=4.6518kN

　　根據(jù)《建筑機電工程抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50981—2014）中3.5 章計算：

　　S =γ GS GE+γ EHS EHK

　　式中：S 為機電工程設(shè)施或構(gòu)件內(nèi)力組合的設(shè)計值；γ G 為重力荷載分項系數(shù)，一般情況取1.2；γ EH 為水平地震作用分項系數(shù)，取1.3；S GE 為重力荷載代表值的效應(yīng)；S EHK 為水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)。

　　根據(jù)計算簡圖（見下圖）得出斜撐與吊桿的內(nèi)力組合設(shè)計值：S 斜撐=4.93kN，S 吊桿=3.84kN。

內(nèi)力計算簡圖

　　根據(jù)計算所得桿件內(nèi)力值，對吊架構(gòu)件進(jìn)行選取。

　　抗震支吊架的設(shè)計及布置間距除需滿足《建筑機電工程抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50981—2014）中的構(gòu)造距離要求外，還應(yīng)滿足抗震的距離計算要求。根據(jù)不同的機電專業(yè)不同材質(zhì)的管道，設(shè)置抗震支吊架的距離也會隨之調(diào)整。在實際工程中，根據(jù)機電管線布置及工程所需層高、凈高要求等，選取合理的抗震支吊架形式進(jìn)行間距核算，達(dá)到安全、實用、經(jīng)濟的目的。抗震支吊架結(jié)構(gòu)示意如圖所示。

抗震支吊架結(jié)構(gòu)示意

城市軌道交通工程中抗震支吊架設(shè)計中的問題

　　城市軌道交通工程中的抗震支吊架系統(tǒng)，其計算及布置安裝均遵循《建筑機電工程抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50981—2014）相關(guān)規(guī)定，但其中仍然存在問題。

　　1）軌道交通工程中處于地下部分的地鐵工程的抗震支吊架地震力的計算問題?，F(xiàn)階段的國家相關(guān)技術(shù)規(guī)范中，地下工程的地震力計算（考慮工程周邊土體的影響）仍處于研究階段?，F(xiàn)階段施行的抗震規(guī)范對地下工程的地震力的計算未提供詳細(xì)的計算模型，只給出了比較籠統(tǒng)的概述及計算要求，考慮結(jié)構(gòu)周邊土體的影響需使用有限元進(jìn)行分析并結(jié)合實驗數(shù)據(jù)支持。

　　2）軌道交通工程中布置的抗震支吊架的形式與《建筑機電工程抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50981—2014）相關(guān)規(guī)定的定義與實際情況并不完全相符，且存在空間的差異。一般在城市軌道交通工程中，機電設(shè)備管線在狹小的空間需要分專業(yè)、分層、交叉布置。這對抗震支吊架系統(tǒng)的設(shè)置及形式提出了很多要求，很難給出準(zhǔn)確的計算模型。

　　例如，各專業(yè)管線分層布置，支吊架的高度會加大，這造成需要支吊架系統(tǒng)有足夠的強度及剛度滿足抗震計算的要求。在《建筑機電工程抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50981—2014）中，對抗震支吊架體統(tǒng)的描述示意圖是增加斜向支撐，角度在45°為適宜，這與實際工程中多專業(yè)管線交叉布置會存在矛盾，斜向支撐是否會與某專業(yè)的管線沖突仍需進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化。

機電管線綜合深化設(shè)計及抗震支吊架的布置原則

　　隨著社會的不斷發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，城市軌道交通工程車站建筑的功能越來越強大，智能化程度越來越高，建筑內(nèi)的機電管線也越來越多。各種不同功能的管線交叉、交錯，經(jīng)常出現(xiàn)專業(yè)間的交叉打架現(xiàn)象，因此，對機電管線進(jìn)行綜合化設(shè)計越來越有必要性。機電管線綜合深化設(shè)計, 就是將同一區(qū)域內(nèi)的機電管線進(jìn)行綜合, 根據(jù)不同管線的不同性質(zhì)、不同功能、不同施工要求，同時結(jié)合建筑裝修的要求, 對管線位置進(jìn)行統(tǒng)籌排布。其解決手段是應(yīng)用BIM（建筑信息模型）技術(shù)模擬深化設(shè)計、模擬施工。

　　應(yīng)用BIM 技術(shù)對機電管線綜合深化設(shè)計時，會對不同專業(yè)間管線進(jìn)行空間管線間的交叉避讓處理，從而實現(xiàn)原始的設(shè)計意圖，保證建筑工程的功能實現(xiàn)。

抗震支吊架安裝及驗收

　　安裝及驗收時應(yīng)考慮以下內(nèi)容。

　　1）管道和電線套管允許縱向偏移，但不得超過最大側(cè)向支撐間距的1/16；風(fēng)管允許偏移，但不得超過風(fēng)管寬度的2倍。

　　2）水平管道在90°轉(zhuǎn)彎時，需設(shè)抗震支吊架；其他角度轉(zhuǎn)彎長度大于抗震設(shè)計間距的1/16 時，需設(shè)側(cè)向及縱向抗震支吊架。

　　3）計算水平地震力荷載時，只需考慮滿負(fù)荷重量，而不需要考慮其他因素。

　　4）抗震吊架不應(yīng)限制管線熱脹冷縮產(chǎn)生的應(yīng)力，當(dāng)把熱脹冷縮因素考慮在內(nèi)時，縱向吊架在構(gòu)件選型上，應(yīng)考慮所選型號能抵抗管線的熱脹冷縮應(yīng)力。

　　5）保溫管線的抗震吊架管線需按保溫后的尺寸考慮，門形吊架用于保溫風(fēng)管，水管亦按此考慮。

　　6）用于剛性管道的抗震支撐不能安裝于建筑的不同結(jié)構(gòu)部位或功能部位，否則會因地震作用而產(chǎn)生不同的位移。

　　7）單管抗震支撐、雙向側(cè)向或縱向或具有側(cè)/ 縱向作用的拐點抗震支撐，應(yīng)直接與管線或電線套管連接。應(yīng)注意支管或小一級管線的支撐不能作為主管的抗震支撐，即不能作為另一方向（主管）的支撐。

　　8）管線穿越建筑沉降縫時，應(yīng)考慮沉降位移的設(shè)計。

　　9）側(cè)/ 縱向斜撐安裝的最佳垂直角度為45°，且不得小于30°。

　　10）對水、電、風(fēng)系統(tǒng)的單管或多管共用門形吊架，無論側(cè)向或縱向斜撐，斜撐偏離中心線2.5°時不會影響其承載力。

結(jié) 論

　　為保證在突發(fā)地震時，機電系統(tǒng)管道、設(shè)備在設(shè)防烈度的地震作用下不跌落，保證生命線系統(tǒng)（如消防噴淋和防排煙系統(tǒng)）能正常運轉(zhuǎn)，對城市軌道交通機電工程進(jìn)行抗震措施設(shè)防刻不容緩。雖然，對于城市軌道交通工程中的抗震支吊架的計算仍然存在一些問題，但隨著國家規(guī)范的健全及相關(guān)技術(shù)的完善，抗震支吊架系統(tǒng)將會貫穿之后的所有工程設(shè)計中，最大力度地保障人民的財產(chǎn)及生命安全。

【載喔(上海)建筑科技有限公司,抗震支架,工廠直銷,載喔科技,管線支架工程系統(tǒng)設(shè)計服務(wù)商,電磁屏蔽設(shè)備商】

標(biāo)簽 : 抗震支架載喔科技抗震設(shè)備

載喔科技：淺談城市軌道交通工程抗震支吊架的應(yīng)用

工程技術(shù)

載喔科技暖通專業(yè)抗震支吊架系統(tǒng)

載喔科技給水及消防專業(yè)抗震支吊架系統(tǒng)

載喔科技綜合專業(yè)抗震支吊架系統(tǒng)

載喔科技強弱電專業(yè)抗震支吊架系統(tǒng)

新聞動態(tài)

載喔科技，你身邊的防震支架系統(tǒng)專家，防震支架廠家，一站式定制采購

載喔科技：建筑機電抗震系統(tǒng)在整體的建筑結(jié)構(gòu)抗震中重要作用

載喔科技：為更多的建筑帶來更具創(chuàng)新的抗震支架全新設(shè)計體系

專業(yè)級抗震支架服務(wù)供應(yīng)商——載喔科技

載喔科技：淺談城市軌道交通工程抗震支吊架的應(yīng)用

工程技術(shù)

載喔科技暖通專業(yè)抗震支吊架系統(tǒng)

載喔科技給水及消防專業(yè)抗震支吊架系統(tǒng)

載喔科技綜合專業(yè)抗震支吊架系統(tǒng)

載喔科技強弱電專業(yè)抗震支吊架系統(tǒng)

新聞動態(tài)

載喔科技，你身邊的防震支架系統(tǒng)專家，防震支架廠家，一站式定制采購

載喔科技：建筑機電抗震系統(tǒng)在整體的建筑結(jié)構(gòu)抗震中重要作用

載喔科技：為更多的建筑帶來更具創(chuàng)新的抗震支架全新設(shè)計體系

專業(yè)級抗震支架服務(wù)供應(yīng)商——載喔科技

載喔科技，你身邊的防震支架系統(tǒng)專家，防震支架廠家，一站式定制采購