全球地震可分为海洋地震和大陆地震两大类, 因为大陆是全球人类的主要聚居地, 故大陆地震造成的危害远远高于海洋地震。我国处在环太平洋地震带和欧亚地震带之间, 是世界上地震灾害最严重的国家之一。但是由于种种原因,我国在工程设计中一直没有注重机电工程的抗震设计, 特别是在2008 年坟川地震灾后重建中发现, 我国对于建筑机电设备的抗震居然一直处于空白状态, 无论是规范、工程设计还是成品都没有健全的体系。为了解决这个矛盾, 住房和城乡建设部在2014 年9月发布了《建筑机电工程抗震设计规范》, 对机电工程的抗震做出了规范的规定, 其中抗震支吊架是机电抗震系统的一个重要组成部分。

抗震支吊架是与建筑结构体牢固连接, 以地震力为主要荷载的抗震设施它主要由锚固体、加固吊杆、抗震连接构件及抗震斜撑组成。由于在地震时造成建筑物破坏的主要是地震水平力, 所以抗震支吊架主要抵御的是水平地震力,在遭遇到设防烈度的地震时, 将地震水平力通过支吊架传递到与其连接的结构体上。根据阻止管线位移方向的不同,抗震支吊架又可以分为侧向抗震支吊架、纵向抗震支吊架及门型抗震支吊架。侧向抗震支吊架保护管线不会发生侧向位移, 纵向抗震支吊架保护管线不会发生纵向位移, 多根管道共用支吊架或单根管道的管径不小于ND 30 0m m 时采用门型抗震支吊架。风管、水管及设备的支撑和吊装使用的主要是承重支吊架。承重支吊架主要是以重力荷载为主要荷载的管道、设备固定支撑系统。在受力分析上,抗震支吊架与承重支吊架有很大区别。

2.1 暖通工程抗震加固的基本原理

通过对暖通管线及设备的地震力进行计算, 并对管线及设备与建筑构体的连接进行抗震加固并对其进行抗震验算,使暖通管线及设备与建筑结构体建立可靠连接, 将管线及设备承受的地震作用全部传递到结构体上, 使其遭遇到设防烈度的地震影响后能迅速恢复运转, 进而达到减少和尽量避免次生灾害、尽快恢复建筑物使用功能的目的。其主要的设计步骤是对管道及设备进行布点→逐一力学计算及选型→逐点验算直至各点均满足抗震设防要求。根据《建筑机电工程抗震设计规范》的要求, 抗震设防烈度为6 度及6 度以上地区的建筑机电工程必须进行抗震设计。具体到暖通工程, 需要设置抗震支吊架主要在以下几个方面: 第一采用支架、吊架、托架固定的管径大于等于DN65 的水平热水管道第二锅炉房、制冷机房、换热站的管道第三矩形截面面积大于等于0.38㎡和圆形直径大于等于0.70 m 的风管。第四防排烟风管、事故通风风管及相关设备在设计抗震支吊架时, 不应限制管道热胀冷缩所产生的位移。

2.2 抗震支吊架的基本要求

组成抗震支吊架的所有构件应采用成品构件, 不得现场制作, 连接紧固件的构造适合现场安装。抗震支吊架应根据所承受的荷载进行抗震验算, 并调整抗震支吊架的布置间距, 直至各点均满足抗震荷载要求, 其验算步骤为: 第一逐点划分各抗震支吊架重力荷载范围,并计算暖通设施水平地震作用标准值及暖通设施或构件内力组合设计值。当计算干管侧向支吊架重力荷载时应将下一级支管同向重力荷载计算在内。第二斜撑及抗震连接构件的强度验算。第三吊杆的强度验算。第四斜撑及吊杆的长细比验算。第五各锚固体的强度验算, 包括斜撑锚栓、吊杆锚栓等。第六管束的强度验算。

抗震支吊架系统的布置间距及安装形式都是根据上述的力学计算结果确定的, 对地震力的计算必须满足规范的要求。

3.1 冷热水管道的抗震支吊架布置间距

对于新建工程刚性连接金属管道, 低温热水采暖管道侧向抗震支吊架最大间距为12m , 纵向抗震支吊架最大间距为24m。

3.2 通风管道的抗震支吊架布置间距

对于新建工程普通刚性材质风管,侧向抗震支吊架最大间距为9m, 纵向抗震支吊架最大间距为18m 。对于新建工程普通非金属材质风管, 侧向抗震支吊架最大间距为4.5m , 纵向抗震支吊架最大间距为9m。

3.3 工程应用的要点

( 1 ) 每段水平直管道的两端应设置侧向抗震支吊架。

当两个侧向抗震支吊架之间的间距大于设计的最大间距时,应在两个侧向抗震支吊架中间增设侧向抗震支吊架。当两个纵向抗震支吊架之间的间距大于最大设计间距时, 应按规定的间距依次增设相应纵向抗震支吊架举例如下: 刚性连接金属管道水平方向长度为36m , 在布置侧向抗震支吊架时,首先于两端加设侧向抗震支吊架, 再依次按12m 间距设置侧向抗震支吊架。在布置纵向抗震支吊架时, 先在一端设一个纵向抗震支吊架, 再按不大于24m 间距依次布置两个纵向抗震支吊架。

( 2 ) 抗震支吊架的斜撑与吊架的距离不得大于0.1m , 斜撑安装的最佳角度为45 度。刚性连接的水平采暖管道,两个相邻的抗震支吊架间允许纵向偏移值不得大于最大侧向抗震支吊架间距的1 / 16。风管允许有偏移量, 但不得超过

风管宽度的2倍。

( 3 ) 水平管道应在离转弯处0.6m范围内设置侧向抗震支吊架, 当斜撑直接作用于管道时, 可作为另一侧管道的纵向抗震支吊架。当水平管道通过垂直管道与地面设备连接时, 管道与地面设备之间应采用柔性连接, 水平管道在距垂直管道0.6m 的距离内设置侧向支撑,垂直管道底部在距地面0.15m 以上部位设置抗震支撑。当抗震支吊架吊杆长细比大于100或斜撑杆件长细比大于200时, 应采取加固措施。所有抗震支吊架应和结构主体之间采用可靠连接, 当管道穿越建筑的沉降缝时, 应考虑不均匀沉降对管道的影响。水平管道在安装柔性补偿器及伸缩节的两端应设置侧向及纵向抗震支吊架。

抗震支吊架在国内还是个相对很新颖的课题, 在己经建成的实际工程中,应用的也不是太多。本文根据《建筑抗震设计规范》( GBSOOll 一2011 ) 及《建筑机电工程抗震设计规范》( GB50981 -2014 ) 对抗震支吊架的要求做了一个总结。