江苏森基「小知识」机电安装抗震支吊架全面解读

2022-04-20 13:54:09 1632

  抗震支架为什么能抵御地震作用力?
  地震是地壳释放能量的过程中造成的振动,通过地震波对人类的生活造成影响甚至破坏。
  地震波可以分为纵波(P波)、横波(S波)、和面波(L波)三种形式:
  纵波属于推进波,使地面发生上下的震动,破坏性相对较弱;


  横波属于剪切波,使地面发生前后左右的抖动,破坏性较强;面波属于纵波和横波在地表相遇后激发产生的混合波,破坏性强。
  重力支吊架虽可起到抵抗、缓解垂直地震力(即纵波)的作用,但抗震支吊架,通过其独特的斜撑结构,大大的抵抗和缓解水平地震力(即横波)的作用。
  抗震支吊架的抗震斜撑有什么作用?
  上面我们说到抗震支吊架是通过抗震斜撑的加固,来起到抗震的作用。抗震斜撑的存在,使得本来在水平方向上毫无束缚的管道支吊架系统能够在地震发生时做到安全可靠,防止管道支吊架系统垮塌掉落,造成严重的次生灾害。
  我们可以通过简单的图片来理解:
  由上图我们可以很明显的看出,抗震斜撑对整体支架有一个斜向上的拉力作用,根据的力的分解原则,可以将这个斜向上的拉力分解成一个水平力Fx和一个垂直力Fy,水平力为水平地震作用的荷载效应值,垂直力为重力作用的荷载效应值。
  应用到实际中来,抗震斜撑起到“抗震”的功能,也是按照上述原理。假如未设置抗震斜撑,请参考下图效果:
  斜撑与承载重力有否关系?
  由第2点我们可以知道,抗震斜撑在力学上,有一定的重力荷载效应。当然,管道支吊架系统所承载的重力越大,抗震斜撑上承受的重力效应值也越大,所以斜撑的抗震作用与承载重力确实存在一定的关系。
  但是,有一点我们需要注意,抗震支吊架的功能性主要是“抗震”,而非“承载”。抗震支吊架安装的前提是,重力支吊架必须符合条件,能够满足垂直方向上所有管道及介质等因素的重力作用,即不考虑抗震支吊架上的重力作用也能满足功能需求。通俗的说,可以概括成:抗震斜撑上有重力作用,但是我们在进行设计和计算时,暂不考虑抗震支吊架的重力效应,即不考虑重力共架。(特例除外,某些空间狭小的地方可能会出现重力共架的情况。)
  抗震连接件有哪些功能?
  抗震连接件一般有如下几种形式:
  由以上我们可以知道,抗震连接构件基本都是采用铰链形式,在地震发生时,提供一个类似缓冲的功能,避免纯刚性的连接可能会造成的拉断。
  抗震连接构件与混凝土建筑结构连接的地方,一般采用后扩底锚栓,这类锚栓具备很好的锚固作用,比常规的膨胀螺栓连接强度更高。
  建筑机电抗震系统的组成包括立管管束、钢梁及檩条夹钳、环状管吊、防震斜撑系统、防震钢吊件与支撑等等。
  抗震支架怎么区分?
  抗震支架、管廊支架、光伏支架、综合支架...这么多支架类型实在是让人眼花缭乱。支架的名称通常由其功能、应用场景等来命名,根据其安装方式,支架还可分为成品支架与非成品支架。
  01
  成品支架
  成品支架,就是生产出来的支架已经是完整的,由成品槽钢、管束、配件三种系统按照设计样式组合到一起的支撑结构,为工厂批量生产。
  成品支架可根据不同外界环境要求,在施工现场无需焊接或打孔即可直接安装使用,部分情况下需要简单的切割。
  02
  非成品支架
  同理,非成品支架即生产出来的支架不是完整的,即可使用的产品。这是我们平常所说的支吊架传统做法,也是一直以来行业的普遍做法,目前建筑工程中仍然在大量沿用这种做法。
  通常非成品支架需要在工地现场对钢材进行二次加工:剪断、焊接、冲孔,才能安装,不仅需要耗费人力物力,要紧的是容易造成安装时的误差,甚至造成安全隐患。
  那么问题来了
  抗震支架、管廊支架、光伏支架、综合支架等等...
  属于成品支架还是非成品支架呢
  只要是“完整即可安装的支架产品”
  就可以称之为“成品支架”
  长期以来支架名称出现了大量衍生和不同的命名组合,比如消防支架、电缆支架、光纤支架等等,是因其用途衍生出来的,又由于行业发展和使用需要就习惯性地沿用了。
  支架行业支架名称眼花缭乱的情况,是行业发展路上的常见问题。目前还未有统一,因此个人认为这没有明确的对错之分,区之有理分之有据即可。
  抗震支架是如何被认可的?
  曾经有一段时间,抗震支架行业处于比较尴尬的位置。销售出去跑业务,很多人根本不知道抗震支架是什么,或者根本不把抗震支架当回事。
  常常听到别人这么说:抗震支架并没有多大的意义。地震来临时,房子都倒了,还要抗震支架干嘛?就算房子不倒,抗震支架能保证机电系统的功能性不会丧失?
  让我们好好认识一下抗震支架
  在现代建筑施工中,通过加入建筑抗震技术,使得建筑本体的抗震性能提高,在地震力作用下,也依旧可以保持稳固不倒。
  当地震来临时,由于电线,管道,消防系统等机电设备坠落引发的二次伤害(如火灾,坠落物,泄露等)造成的二次人员伤亡比例占了伤亡一半以上,并且由于地震力,导致我们的消防系统,给水系统、以及报警系统失效或坠落,造成更大的人员伤亡。
  因此,在现有抗震技术中加入抗震支架,不仅能够加强建筑本体的抗震性能,也能够对机电设备起到保护作用,避免因意外导致设备坠落而造成二次伤亡。
  可见建筑本体具有高性能抗震的基础上,机电设备的抗震必须配套施行,抗震支架的使用就是对机电设备的抗震性能的可靠保证。
  如今,有不少业主单位主动来了解抗震支架,并要求项目合作。短短的几年里如此的转变,得益于各位抗震支架同仁的坚守,更有对于抗震减灾事业的决心。
  目前,抗震支架在建筑工程中的作用已受到广泛认可,抗震支架已可应用于建筑给排水工程、建筑电气工程、建筑暖通工程、太阳能光伏系统、地铁支架系统等系统中。
  建筑抗震
  建筑抗震包含二个部分,即建筑结构抗震、建筑非结构构件抗震、建筑机电设备抗震。
  建筑结构抗震和建筑非结构构件抗震起步较早,目前都有了比较成熟的设计及施工验收规范,而建筑机电设备的抗震设防正处于方兴未艾阶段。
  如今抗震支吊架正广泛应用于机电抗震,抗震支吊架由锚固体、加固吊杆、抗震连接构件及抗震斜撑组成,起到限制机电设备位移,减少震动,将荷载传递到承重部位的作用。
  如何鉴定建筑物是否要进行建筑抗震?
  对于工程建设来说,建筑抗震性问题是一个既复杂又繁琐的问题,如果忽视抗震规划、设计以及施工等任何一个施工环节,都有可能会降低建筑的抗震能力,导致无法挽回的后果。因此建筑抗震是必须关注的问题。
  1、建设工程达到设计使用年限需要继续使用的,或者改变原设计使用功能,可能对抗震性能有影响的,应进行抗震性能鉴定。
  2、已经建成的下列建设工程,未采取抗震设防措施或者未达到现行抗震设防标准,且未列入拆除、改造计划的,应进行抗震性能鉴定:
  (1)重大建设工程;
  (2)可能发生严重次生灾害或者可能影响抗震救灾、避难疏散的建设工程;
  (3)地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建设工程;
  (4)具有重大历史、科学、艺术价值或者重要纪念意义的建设工程;
  (5)学校、医院、幼儿园、体育馆、剧场、展览馆、百货商场、办公楼等人员密集的公共建筑。
  3、建设工程所有权人应当委托具有相应资质等级的设计单位进行抗震鉴定。需要进行检测的,设计单位应当委托具有资质的工程质量检测机构。
  4、抗震鉴定结果应当对建设工程是否需要进行抗震加固和是否存在严重抗震安全隐患作出判定。
  建筑机电抗震支架的安装解析
  近年来,我国多地陆续出现强震,给人民带来巨大的损失,老百姓深受灾难。如何保障建筑不在地震时发生雪崩式的倒塌,保证地震时结构不发生整体崩溃,尽量减少因地震引起的建筑结构次生灾害对人员伤亡和经济损失,成了当前研究抗震工作的重中之重。而建筑机电抗震在整体的建筑结构抗震中起到至关重要的作用。
  在建筑机电工程中,抗震支吊架已开始强制使用,建筑机电行业在抗震领域有了标准,明确规定了抗震支架的设置和设计。
  于2014年10月9日发布GB 50981-2014《建筑机电工程抗震设计规范》,并于2015年8月1日开始实施。规范总则1.0.1如下:
  为贯彻执行《中华人民共和国建筑法》和《中华人民共和国防震减灾法》,实行以“预防为主”的方针,使建筑给水排水、供暖、通风、空调、燃气、热力、电力、通讯、消防等机电工程经抗震设防后,减轻地震破坏,防止次生灾害,避免人员伤亡,减少经济损失,做到安全可靠、技术先进、经济合理、维护管理方便,制定本规范。
  建筑机电抗震,指的是管道、风管、电缆桥架等机电设施的抗震,通俗的说就是“水电风”系统的抗震措施。在以上所述的标准颁布之前,国内对于机电设施的保护,主要承重作用,基本上没有考虑抗震设计,给系统安全带来很大的隐患。而《建筑机电工程抗震设计规范》所列明应采取的措施、技术,定义为抗震支撑系统。以荷载力学为基础,地震作用验算为核心,将管道、风管、电缆桥架等机电设施牢固连接于已做抗震设计的建筑体,限制机电工程设施位移,控制设施振动,并将荷载传递至承载结构上的各类组件或装置。其抗震支撑的主要目的就是安全,即把地震所造成的生命与财产损失减少到程度,通俗地来讲,这类产品我们又称之为抗震支吊架。
  当地震发生时,只承受重力荷载作用的悬吊系统会发生无规则的摆动,次数多了可能会对生根点处的锚固强度产生影响,使得悬吊系统松脱掉落,造成次生灾害。
  而一旦给悬吊系统增加了抗震设施,即抗震支吊架,在地震发生时,通过侧向和纵向的抗震支承能够大大减少其无序晃动,在整体建筑抗震性能完好的情况下,能保证悬吊系统不发生掉落,大大减少因次生灾害引起的人员伤亡和经济损失。
  所以,建筑机电工程抗震设计是建筑结构抗震中必不可少的一个重要环节,而抗震支吊架在地震中对建筑机电工程设施能给予可靠的保护,承受来自任意水平方向的地震作用,大大降低地震对建筑机电工程设施的破坏。
  常见的抗震支吊架形式有哪些?
  侧向抗震支吊架:用以抵御侧向水平地震力作用。
  纵向抗震支吊架:用以抵御纵向水平地震力作用。
  门型抗震支吊架:由两根及以上承重吊架和横梁、抗震斜撑组成的抗震支吊架。
  单管(杆)抗震支吊架:是由一根承重吊架和抗震斜撑组成的抗震支吊架。
  什么地方需要设置抗震支吊架?
  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(含地下综合管廊);抗震支吊架产品的质量应符合现行行业标准《建筑机电设备抗震支吊架通用技术条件》;抗震支吊架安装及验收除应符合本规程外,尚应符合现行有关标准的规定。
  为保证建筑机电工程在地震作用下,仍能运行,对于吊杆长度不大于300mm的吊杆悬挂管道,建议进行抗震支架的补强;
  防排烟风道、事故通风风道及相关设备应采用抗震支吊架
  管径大于等于DN65的生活给水、热水及消防管道,当采用吊架、支架或托架固定时,应按本规范第8章的要求设置抗震支吊架;
  注:国外消防跟防排烟这两个系统严格执行
  重力大于1.8KN的空调机组、风机等设备当采用吊装时应设置抗震支吊架
  管径大于或等于25mm的燃气管道均应进行抗震设计;
  管径不小于DN60mm的电气配管及重力不小于15N/m的电缆梯架、电缆槽盒、母线槽均应进行抗震设防;
  矩形截面面积大于等于0.38m2和圆形或直径大于等于0.7m的风道可采用抗震支吊架;
  机电抗震支架设计说明及大样
  建筑机电抗震系统的组成包括立管管束、钢梁及檩条夹钳、环状管吊、防震斜撑系统、防震钢吊件与支撑等等。
  矩形风管抗震支架示意图
  矩形桥架抗震支架示意图
  水管抗震支架示意图
  参考规范:GB50981-2014《建筑机电工程抗震设计规范》。
  参考图集:16D707-1《建筑电气设施抗震安装》。
  暖通专业
  为防止地震时风管系统及空调管道系统失效及跌落造成人员伤亡及财产损失,根据根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第1.0.2条、第3.7.1条及《建筑机电工程抗震设计规范》(GB50981-2014)第1.0.4及5.1.4条为强制性条文,应对机电管线系统进行抗震加固。本项目所有直径大于0.7m的圆形风管系统;所有截面积大于0.38m2的矩形风管;大于DN65的所有空调水管都应设置抗震支吊架,且此项目抗震支吊架产品需通过FM认证,与混凝土、钢结构、木结构等须采取可靠的锚固形式。
  抗震支吊架的设置原则为:风管的侧向支撑间距9米,纵向支撑间距18米,(为保证抗震系统的整体安全性,对长度低于300mm的吊杆,也建议进行适当的补强),具体深化设计由专业公司完成,终间距根据现场实际情况在深化设计阶段确定。所有产品需满足《建筑机电设备抗震支吊架通用技术条件》CJ/T476-2015。
  风管抗震支架现场图片
  安装示意图如下:
  矩形风管双侧向支撑
  矩形风管双向支撑
  矩形风管双侧向支撑(钢结构)
  矩形风管双向支撑(钢结构)
  给排水专业
  为防止地震时给排水管道系统及消防管道系统失效或跌落造成人员伤亡及财产损失,根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第1.0.2条、第3.7.1条及《建筑机电工程抗震设计规范》(GB50981-2014)第1.0.4条等强制性条文,应对机电管线系统进行抗震加固。本项目对直径≥DN65的管道设置抗震支吊架,且此项目抗震支吊架产品需通过FM认证,与混凝土、钢结构、木结构等须采取可靠的锚固形式,具体深化设计由专业公司完成。
  抗震支吊架的设置原则为:新建工程刚性管道侧向抗震支撑设计间距12米,纵向抗震支撑设计间距24米,柔性管道上述参数减半;(为保证抗震系统的整体安全性,对长度低于300mm的吊杆,也建议进行适当的补强);终间距根据现场实际情况在深化设计阶段确定。所有产品需满足《建筑机电设备抗震支吊架通用技术条件》CJ/T476-2015。
  水管抗震支架现场图片
  安装示意图如下:
  水管侧向支撑
  水管纵向支撑
  水管侧向及纵向支撑
  水管侧向及纵向支撑
  水管侧向及纵向支撑
  水管侧向支撑(钢结构)
  水管侧向支撑(钢结构)
  电气专业
  为防止地震时电力系统失效、短路及起火造成人员伤亡及财产损失,根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第1.0.2条、第3.7.1条及《建筑机电工程抗震设计规范》(GB50981-2014)1.0.4及7.4.6条为强制性条文,应对机电管线系统进行抗震加固。本项目重力超过1.8kN的设备;内径大于等于DN60mm的电气配管;15Kg/m或以上的电缆桥架、电缆梯架、电缆线盒、母线槽都应设置抗震支吊架,且此项目抗震支吊架产品需通过FM认证,与混凝土、钢结构、木结构等须采取可靠的锚固形式。
  抗震支吊架的设置原则为:刚性电力线管侧向支撑间距为12m,非刚性电力线管侧向支撑间距为6m,刚性电力线管纵向支撑间距为24m,非刚性电力线管纵向支撑间距为12m。(为保证抗震系统的整体安全性,对长度低于300mm的吊杆,也建议进行适当的补强)。具体深化设计由专业公司完成,终间距根据现场实际情况在深化设计阶段确定。所有产品需满足《建筑机电设备抗震支吊架通用技术条件》CJ/T476-2015。
  桥架抗震支架现场图片
  安装示意图如下:
  电缆桥架侧向支撑
  电缆桥架侧向及纵向支撑
  电缆桥架侧向支撑(钢结构)
  电缆桥架侧向及纵向支撑(钢结构)
  抗震支架是限制附属机电工程设施产生位移,控制设施振动,并将荷载传递至承载结构上的各类组件或装置。
  经抗震加固后的建筑给水排水、消防、供暖、通风、空调、燃气、热力、电力、通讯等机电工程设施,当遭遇到本地区抗震设防烈度的地震发生时,可以达到减轻地震破坏,减少和尽可能防止次生灾害的发生,从而达到减少人员伤亡及财产损失的目的。
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