建筑机电抗震设防关键技术研究

宋颖召

（中交第四公路工程局有限公司，北京 100102）

建筑物的抗震性能由三部分组成，即建筑结构、非结构构件以及建筑水风电（机电）等的抗震性能。建筑结构抗震和非结构构件抗震研究起步早，现已具备了相对成熟的设计规范和施工验收规范，而建筑水风电的抗震设防起步较晚，目前正处于有待完善的阶段。随着国家政策和法规的不断出台，政府质量监管部门对建筑水风电的抗震设防要求越来越高，甚至上升到不按规范设置即是违法犯罪的高度，引起了广大施工企业的重视。在日常的工作中，经常有相关人员反映机电抗震设防信息较少、不懂选型安装等问题，针对这些问题，笔者查阅了大量的文献，将零散的知识点系统化，对机电抗震设防关键技术进行研究，提出了自己的见解，并依托典型项目进行验证，提炼出机电抗震设防安装关键技术质量控制点，以供同行参考。

1 抗震支吊架的规范体系

建筑机电抗震设防主要依赖于抗震支吊架，它基于地震荷载力学，将机械和电气设施牢固地连接到建筑结构上，限制管道和设备的位移，控制设施振动，主要目的就是尽量减小或规避地震造成的人员生命和财产的损失。

近年来，几次重大地震造成了严重损失，建筑机电抗震设防得到了行业主管部门的重视，并诞生了抗震支吊架设计、生产、施工验收的规范标准，但是目前只有一本设计方面的国家标准，产品和施工都是行业及协会标准，缺少安装施工的国家标准，因此可以说抗震支吊架属于新生的事物还未形成了一个完整的体系，有待进一步探索和完善。

设计规范：《建筑机电工程抗震设计规范》（GB 50981—2014）。

产品规范：《建筑机电设备抗震支吊架通用技术条件》（CJ/T 476—2015）（行业推荐标准）。

施工规范：《抗震支吊架安装及验收规程》（CECS 420：2015）（协会标准）。

2 抗震支吊架的重要性

中国大部分地区处于地壳活跃的板块上，大型地震频发，给人民群众造成了无可估量的损失，减轻、规避地震的危害是一个一直在研究的课题。机电抗震支架用于建筑水风电和机械设施的地震水平和纵向波浪特性和抗震要求，例如消防、给水、排水、通风管道和电缆，增强建筑物的机电设施与建筑结构之间的连接，并通过限制机电工程设施的位移来控制设施的振动，为了抗震设防的目的，负载被传递到承重结构上的各种部件或装置上。机电设施如给排水、通风、消防、电力等抗震加固后，在发生常规等级的地震时，可以规避和减小地震的破坏效果，并预防二次灾害，从而保护人员生命和财产安全。根据国内外已经安装抗震支吊架的项目的试验结果，抗震支吊架在减少次生灾害，保护人员生命和财产安全方面效果明显。

3 抗震支吊架与传统固定支架的区别

常规的管道支吊和吊架形式多样，主要以重力为主要荷载，主要承受的是垂直荷载力，而侧向承受力较弱。所以当横向摆动相对较大的时，很可能损坏与承载支架相邻的设备。承重支架在使用中缺乏抵御水平地震作用力，在地震发生时容易损坏。

机电抗震支架和吊架主要承担管线水平方向的负荷，并改变管线系统动力特性，由柔变刚，可以有效减少地震发生时的影响，并使纵向和横向作用力平衡，以这种方式，有效地避免了由不平衡力引起的损坏。

由此可以看出，普通支吊架和抗震支吊架发挥的作用并不对等，在实际运用中同时存在，不存在相互替代的情况。

4 抗震支吊架系统的应用范围

《建筑机电工程抗震设计规范》（GB 50981—2014）第1.0.4条规定抗震设计烈度为6度及6度以上地区的建筑机电工程必须进行抗震设计。6度抗震设计烈度地区包括武汉、长沙、三亚、毕节、贵阳等；7度抗震设计烈度地区包括上海、广州、成都、郑州、濮阳、台前、汉中等；8度抗震设计烈度地区包括北京、西安、兰州、海口、拉萨、安阳等。

由以上规定可知，大部分一线和二线城市都需要增加抗震支吊架的安装。以中交第四公路工程局有限公司某项目为例，设计图纸都明确了要安装机电抗震支吊架。在检查的过程中，项目部也发现了部分安装机电抗震支吊架的实例，比如汉中高铁站地下停车场，一个三线城市都已经普及抗震支吊架的安装，说明国家对建筑抗震支吊架的要求越来越高，越来越重视，这就要求项目部要与时俱进，了解学习这方面的知识。

5 抗震支吊架的造价

《建筑机电工程抗震设计规范》（GB 50981—2014）是2015年开始实行的规范，但是各省份组价实行的是2012年的定额，里面没有抗震支吊架的子目，招投标的工程量清单中往往会遗漏这部分工作内容，加之施工单位技术人员对抗震支吊架的了解不多，因此往往造成漏项，给公司造成一定的经济损失。以中交第四公路工程局有限公司承建的某剧院为例，根据专业公司深化出来的机电抗震支吊架图纸，抗震支吊架数量如下：水管321个、风管176个、桥架269个、多管共用支架80个，工程造价计算如下：

水管：321个×（831+200）元/个=330951元

风管：176个×（1047+200）元/个=219472元

桥架：269个×（1206+200）元/个=378214元

共用：80个×（1385+400）元/个=142800元

水管+风管+桥架+共用= 330951+ 219472+378214+ 142800=1071437元

剧院机电总造价约2100万元，机电抗震支吊架约占机电总造价的4.85%。投标报价漏项将给公司带来较严重的损失。

6 抗震支吊架的设置原则

按照规范规定必须在下列系统中安装抗震支吊架。

（1）大于DN50的生活和生产供水、消防供水、供暖及空调循环水等管道系统。

（2）悬吊管道中重力大于1.8kN的设备。

（3）内径大于60mm的电气配管。

（4）重力大于149N/m的电缆桥架和母线槽。

（5）通风空调系统中截面积0.38m2以上和圆形直径0.7m以上的管道。

（6）所有防烟排烟风道、事故通风风道及相关风机设备。

从规范中可以看出，不是所有管道都必须安装抗震支吊架。截面积和重量越大的管道及设备发生地震时坠落造成人员及财产损失越大，这部分管道及设备必须安装抗震支吊架。

7 抗震支吊架的设置方法

（1）根据抗震支吊架限制管道位移的方向，分为侧向支撑和纵向支撑。侧向支撑主要用来抵御侧向水平地震力的作用，纵向支撑则是用来抵御纵向的作用力。设置距离不应超过规范的规定。

（2）抗震支吊架设置的其他要求：①不应设置在可能发生使用功能障碍的部位；②水平管道两端应设置水平和纵向抗震支架和吊架，以便安装柔性补偿器和伸缩缝补偿装置；③当水平管道通过垂直管道与地面设备连接时，管道与设备之间应采用柔性金属连接；④抗震支吊架与砼结构应采用地脚螺栓连接，与钢结构应采用焊接或螺栓连接，用于将设备连接到地面的膨胀螺栓或螺栓应固定在垫层下的结构楼板上。

8 抗震支吊架的选型

抗震支吊架的选型要经过严格的机械计算，根据相关特殊标准的要求进行综合分析确定。一般要经过下列步骤进行选型：确定抗震支架的位置和取向→确定设计荷载要求→基于抗震支架与结构的连接布置、架杆与垂直方向的夹角以及计算出的设计荷载，选择抗震支吊架的规格型号及关键参数。

由于抗震支吊架选型方面的资料比较缺乏，设计单位在施工图纸上一般只标示出抗震支吊架的设置距离，对于材质、结构形式等信息要求施工单位进行深化。对于施工单位来说，选型有一定的难度，因此建议由专业公司依据自身产品的力学性能提供科学严谨的力学计算及验算选型等，最后由业主和设计单位进行确认。

9 抗震支吊架制作要求

（1）组成抗震支吊架的所有构件应采用成品构件，连接紧固件的构造应便于安装和拆卸，混凝土、钢结构、木结构等需采取可靠的固定形式。

（2）抗震支吊架应符合下列要求：①切口端面不垂直度小于等于工件厚度的10%，且≤2mm；②支吊架的螺栓孔应用钻床或者手电钻加工，不得使用气焊火焰割孔，孔的加工偏差不得超过其自由公差；③滑动或滚动抗震支架的滑道加工后，应该采取保护措施，防止划伤或者碰损；④管道支吊架的角焊缝应该焊肉饱满，过度圆滑，焊脚高度不低于薄件厚度的1.5倍，焊接变形必须进行矫正；⑤制作合格的抗震支吊架，应做好标识和成品保护。

10 抗震支吊架安装要求

（1）抗震支吊架的施工步骤：测量→下料→吊点胀栓（或拧爆）安装→垂直向吊杆安装→横担（或管卡）安装→侧向、纵向加固件安装。

（2）对大面积使用的一些支吊架宜先做样板，以点带面。

（3）安装要求：加工应规整，位置应正确，埋设平整牢固；支架与管道连接紧密、牢固；当各种管材为综合支架时，综合支架间距取大管设置间距，小管再补充单独的支吊架；吊杆的丝扣伸出螺母的长度应是螺母直径的1/2为宜。

11 抗震支吊架安装关键点

部分项目机电安装进场后，抗震支吊架的图纸深化或者产品还没有生产出来，这种情况对整个项目进展影响不大。这是因为普通支吊架和抗震支吊架是两个完全不同的系统，普通支吊架要随着管道和设备安装同步进行，抗震支吊架的安装可以放在最后，等管道安装完毕后再按照规范规定的距离和选定的型号进行安装即可。

12 结束语

文章通过对机电抗震支吊架关键技术进行阐述，将零散的知识点系统化，提炼出机电抗震支吊架的选型安装关键技术质量控制点，以供同行参考，帮助大家规避技术风险、少走弯路，最终实现工程顺利交工。