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建筑机电工程抗震支吊架设置与安装工法

中铁二局集团建筑有限公司

刘国生 姜少亭 李承蹊 李旭东 蒋星源

随着我国经济的高速增长，建筑业快速发展，同时机电工程在建筑业中所占比重越来越大，而我国处于地震多发带，建筑对防震的要求越来越高，而处于建筑内部的各种机电管线也应进行抗震设计。于是，一种新型的抗震支吊架应运而生。抗震支吊架是指与建筑结构体牢固连接，以地震力为主要荷载的抗震支撑设施，其由锚固体、加固吊杆、抗震连接件及抗震斜撑组成。

该抗震支吊架具有抗震支撑、使用寿命长、现场施工简单、生产工期短的优势郏县小型农田水利重点县建设项目施工组织设计，在现代机电工程中有着十分广大的应用前景。

2.0.1抗震支架型钢及锚栓的规格均由抗震支架专用计算软件计算。

2.0.2抗震支吊架的所有构件均采用成品构件，由工厂制式化加工，批量生产，现场仅需进行组装和固定，简单快捷、工作效率高，大量节约人工成本，缩短工期。

2.0.3采用统一工艺，既确保了工程质量，又保证了支吊架的整齐、美观，观感效果更佳。

本工法可广泛应用于抗震设防烈度为6度至9度的工业与民用建筑、酒店、医院、写字楼、地铁、机场以及其他要求较高场所的建筑机电系统抗震支吊架安装。

以结构体，斜撑（由C型槽钢、可弯曲长螺杆和加劲装置组成）以及锚栓和抗震连接件为主的抗震支吊架系统，是在原有承重支架上，根据抗震支吊架设置原理，另外新增设的管道支吊架系统。此支吊架系统旨在增加机电工程管道的抗震能力，以达到低于抗震设防烈度时，机电工程设施一般不受损坏；相当于抗震设防烈度时，机电工程设施经一般修理仍可继续运行；高于抗震设防烈度时，机电工程设施不至于严重损坏，危及生命的目的。

通过对机电管线及设备的地震力进行计算，并对管线及设备与机构体的连接进行抗震加固并对其进行抗震验算，使机电管线及设备与建筑结构体建立可靠连接，在机电管道和设备遭遇到地震时，水平和竖向方向的地震波动力荷载通过抗震支吊架系统传递到结构体上，利用抗震支架的刚度，使管道和设备在地震过程中始终保持同与之固定的结构体相对位置不变。这样，当机电管线及设备遭遇到设防烈度的地震影响后能迅速恢复运转，达到尽快恢复建筑物使用功能，保证机电系统最小程度的损害，把地震所造成的生命财产损失减少到最低程度的目的。

图4 抗震支吊架示意图

五、施工工艺流程及操作要点

图5.1 抗震支吊架安装流程图

5.2.1 抗震支吊架分类

抗震支吊架分为三种，分别是：

侧向抗震支吊架：斜撑与管道横截面平行的抗震支吊架；

纵向抗震支吊架：斜撑与管道横截面垂直的抗震支吊架；

四向抗震支吊架：包含侧向和纵向的综合抗震支吊架。

图5.2.1 抗震支吊架分类示意图

5.2.2 抗震支吊架的组成

抗震支吊架主要由C型槽钢、全螺纹长螺杆、后扩底锚栓、抗震连接件、加劲装置以及其它配件等组成，见下图：

1—结构体； 2—后扩底锚栓； 3—六角连接器； 4—C型槽钢； 5—全螺纹长螺杆；

6—加劲装置； 7—管道； 8—抗震连接件； 9—U型垫片；

5.2.3抗震支吊架的设置

水平管线侧向及纵向抗震支吊架间距按下式计算：

式中：l—水平管线侧向及纵向抗震支吊架间距（m）；

αEK—水平地震力综合系数，该系数小于1.0时按1.0取值；

k—抗震斜撑角度调整系数：

当斜撑垂直长度与水平长度比小于1.0时，调整系数取1.0；

当斜撑垂直长度与水平长度比小于或等于1.5时，调整系数取1.67；

当斜撑垂直长度与水平长度比小于或等于2.0时，调整系数取2.33；

ξ1—状态系数，对支撑点低于质心的任何设备和柔性体宜取2.0，其余情况可取1.0；

ξ2—位置系数，建筑的顶点宜取2.0，底部宜取1.0，沿高度线性分布；

5.2.4抗震支架布置

两个连接在一起、抗震措施要求不同的机电管线和设备时，应按较高要求进行抗震设计。建筑机电设备连接损坏时，不应引起与之相连的有较高要求的附属机电设备失效。现场采用双向支架和侧向支架交替布置的方式进行布置。

图例(下同)： ——侧向支架 ——纵向支架 ——四向支架

每段水平直线管道均在两端间距设置侧向抗震支架，当两个侧向抗震支吊架间距大于最大设计间距时，在管线中间增设侧向抗震支架。例如：刚性连接金属管道长为24m，侧向抗震支吊架最大间距12m。首先于两端加设侧向支撑，再依次按12m设置侧向支撑。

4、设备进出管线抗震支架布置

水平管道通过垂直管线与地面设备连接时，管线与设备之间采用柔性连接，水平管线距垂直管线600mm范围内设置侧向支撑，垂直管线底部距地面大于0.15m设置抗震支撑。

连接立管的水管管道应在靠近立管0.6m(风管取两倍风管宽度)范围内设置第一个抗震吊架；单立管通过套管穿越楼层时，可设置抗震支吊架；单管道中安装的附件自身质量大于25kg时，设置单独的抗震支吊架。

1)当立管长度大于1.8m时，应在其顶部及底部0.6m范围内设置四向抗震支架；

2)当立管长度大于7.6m时，应在中间加设抗震支架；

3)立管抗震支架最大不得超过12m。

5.2.5抗震支吊架安装

1、抗震支吊架的施工依据

抗震支吊架在地震中可对给排水系统、空调系统、电气管线系统提供充分的保护，所以抗震支吊架在任何时候、任何安装角度都须大于地震力。水平方向的地震负荷可由两个不同方向的抗震支撑承担，即侧向抗震支撑承担侧向负荷，纵向抗震支撑承担纵向负荷；竖向方向的地震负荷由竖向抗震支撑承担。所有抗震支撑须和结构体作可靠连接。

2、抗震支吊架固定方式

1)抗震支吊架与钢筋混凝土结构之间采用具有机械锁键效应的后扩底锚栓连接，不得使用膨胀螺栓；

2)抗震支吊架与钢结构之间采用焊接或者螺栓进行连接。

3、抗震支吊架的安装步骤

计算抗震支吊架的布置间距和型号规格→现场测量放线→下料→后扩底锚栓及抗震连接件安装→全螺纹长螺杆安装→斜撑(C型槽钢)安装→横担(或管卡)安装→侧向、纵向加固件及其他构件安装

YDT 5235-2019 数据中心基础设施工程技术规范.pdf1)计算抗震支吊架的布置间距和型号规格

间距布置：根据上述抗震支吊架的计算公式和布置原则，计算出抗震支吊架的布置间距和具体安装位置并在蓝图上标识出来；

型号规格：将提取出的管道信息如管径大小等和水平地震力系数输入专用抗震支吊架设计计算软件，并设定相关计算参数进行抗震计算；根据计算结果进行抗震支吊架选型，包括全螺纹吊杆和型槽钢以及采用的各连接配件的型号和规格。

根据蓝图上标识出来的抗震支吊架安装位置和管道的标高，在土建结构板上放线，确保支架安装一次性到位。

按计算结果和放出的线以及管道中心标高切割全螺纹吊杆和C型槽钢，并配好相应的抗震支架配件。切割槽钢和吊杆时应采用无齿锯或砂轮锯(如用砂轮锯需要在切割完后将切割形成的毛刺打磨干净)，切割槽钢必须按照计算进行，以保证后续安装的精确度。切割时应保证槽钢断面的垂直度，开口面朝下切割，最好使用金属锯条，注意切割温度不能太高，否则会引起切割截面变形。切割结束应及时清除吸附在型钢表面及内侧的铁屑，并将切割端的毛刺打磨平滑。最后在切割断对端口进行防护处理。

钢筋工程施工安全技术交底卡4)后扩底锚栓及抗震连接件安装

采用具有机械锁键效应的后扩底锚栓把抗震连接件固定在混凝土结构板面或墙柱上，保证连接稳固。安装前，采用钢筋探测器检查，避免钻孔遇到钢筋、线管等隐蔽物。选择在C30等级以上的混凝土结构体上安装后扩底锚栓，安装时，锚固区基材表面应坚实、平整，无起砂、起壳、蜂窝、麻面、油污等影响锚固承载力的缺陷，锚栓安装步骤见下图：