抗震支架技术方案设计

抗震支架工程

抗震支架施工方案

编制人：

审核人：

批准人：

江苏格瑞思电力科技有限公司

2019.1.21

目录

第一章工程设计总则 (3)

1.1工程概况 (3)

1.2设计依据： (3)

1.3机电管线抗震的意义： (3)

1.4机电抗震设计应达到的要求： (4)

第二章抗震支架的设计 (5)

2.1抗震支吊架系统设计依据 (5)

2.2抗震支吊架的概念 (5)

2.3抗震支吊架的种类 (5)

2.4机电管线抗震设计范围： (6)

2.5抗震支吊架设计流程 (8)

2.6抗震支吊架的布置原则 (8)

2.7抗震支架的计算 (15)

第三章抗震支架施工技术说明 (18)

3.1材料要求 (18)

3.2抗震支吊架系统施工说明 (18)

3.3抗震支吊架的安装步骤 (20)

3.4材料设备及人员配置 (23)

3.5安全措施 (23)

3.6环保措施 (24)

第一章工程设计总则

1.1工程概况

工程名称：

建设单位：

设计单位：

施工单位：

监理单位：

勘察单位：

质量安全监督站：

基坑监测单位：

1.2工程及环境概况

表1.3 抗震设防烈度和设计基本地震加速度值的对应关系

1.4设计依据：

1、《建筑机电工程抗震设计规范》GB90581-2014

2、《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2010

3、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010

4、建设方、设计单位提供的图纸及技术资料

1.5机电管线抗震的意义：

地震引发的机电系统灾害主要体现为：

1、系统损坏导致的直接经济损失；

2、系统损坏引发的水灾及火灾；

3、系统损坏引发的人员伤亡；

4、火灾引发的结构主体安全。

根据《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，经抗震设防后的建筑消防等机电工程设施，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，减少次生灾害，避免人员伤亡，减少经济损失

的目的。采取必要的机电抗震措施可以有效保护机电系统的震害损失：

1、减少机电系统破坏程度，降低经济损失；

2、有效控制水灾及火灾的发生；

3、减少人员伤亡几率；

4、保障主体结构安全不受火灾影响。

根据GB50981-2014《建筑机电工程抗震设计规范》强制性条文第1.0.4条：抗震设防烈度6度及6度以上的建筑机电工程设施必须进行抗震设计。昆明市抗震设防烈度8度，机电工程设施必须进行抗震设计。

唯有提高机电系统自身的抗震性能，才能有效防止地震引发的次生灾害，确保地震后机电系统迅速恢复运转。地震时，加装抗震措施的管道及设备相对没有加装的可减少5—10倍的位移量，可有效提高系统的抗震性能。综合国家相关法律规定、规范强条要求及本项目实际需要分析，在重点部位机电系统进行抗震设防以符合规范要求、使用要求及验收要求具有十分重要意义。

1.2机电抗震设计应达到的要求：

1.2.1机电抗震总体设计要求

根据规范GB50981-2014《建筑机电工程抗震设计规范》的1.0.3条：建筑机电工程设施抗震设计应达到下列要求：

1、当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，机电工程设施一般不受损坏或不需修理可继续运行；

2、当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，机电工程设施可能损坏经一般修理或不需修理仍可继续运行；

3、当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时，机电工程设施不至于严重损坏，危及生命。

1.2.2非结构组件抗震设计要求

长期以来，非结构构件都没有得到重视，通常不在结构工程师的设计范围内。据统计地震中60%-70%的损失是由非结构构件的设计缺失或安装不当造成的。设置抗震支吊架能在抗震中为建筑非结构构件即建筑机电工程设施给予可靠保护，减少损失。

非结构构件，包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备，自身及其与结构主体的连接应进行抗震设计。（建筑抗震设计规范强制性条文第3.7.1条）

非结构构件包括持久性的建筑非结构构件和支承于建筑结构的附属机电设备：

1．建筑非结构构件指建筑中除承重骨架体系以外的固定构件和部件，主要包括非承重墙体，附着于楼面和屋面结构的构件、装饰构件和部件、固定于楼面的大型储物架等；

2．建筑附属机电设备指为现代建筑使用功能服务的附属机械、电气构件、部件和系统，

主要包括电梯、照明和应急电源、通信设备，管道系统，采暖和空气调节系统，烟火监测和消防系统，公用天线等。

非结构构件应根据所属建筑的抗震设防类别和非结构地震破坏的后果及其对整个建筑结构影响的范围，采取不同的抗震措施；当相关专门标准有具体要求时，尚应采用不同的功能系数、类别系数等进行抗震计算。

当计算和抗震措施要求不同的两个非结构构件连接在一起时，应按较高的要求进行抗震设计。

非结构构件连接损坏时，应不致引起与之相连接的有较高要求的非结构构件失效。

第二章抗震支架的设计

2.1抗震支吊架系统设计依据

1、《建筑机电工程抗震设计规范》GB90581-2014

2、《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2010

3、《FM Global Property Loss Prevention Data Sheets》

4、《NFPA-13 Standard for the Installation of Sprinkler Systems》

2.2抗震支吊架的概念

1、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支撑设施。由锚固体、加固吊杆、抗震连接件及抗震斜撑组成。

2、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。

2.3抗震支吊架的种类

侧向支架纵向支架

1、侧向抗震支吊架：斜撑与管道横截面平行的抗震支吊架。

2、纵向抗震支吊架：斜撑与管道横截面垂直的抗震支吊架。

3、单管支架：单管（杆）抗震支吊架由一根承重吊架和抗震斜撑组成的抗震支吊架。

4、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。

2.4机电管线抗震设计范围：

建筑机电工程抗震设计应符合国家标准建筑机电抗震设计规范(GB50981-2014)的规定。

设计基本要求

建筑机电抗震设计规范(GB50981-2014)第三章响应情况表

2.4.1暖通系统

2.5抗震支吊架设计流程

2.5.1抗震支吊架设计考虑因素

抗震支吊架设置时应考虑：设防烈度、建筑使用功能、建筑结构、变形特征、设备位置及运行要求、相关规范要求。

2.5.2抗震支吊架的设计流程

2.6.1抗震支架构造设置

1、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。直管上每隔一个柔性接头在0.6m范围内设置侧向抗震支架，相邻抗震支架之间柔性接头不能超过两个。

2、抗震吊架斜撑安装不应偏离其中心线2.5°。

3、抗震支吊架斜撑管线节点与吊杆管线节点的间距不得大于0.1m。

4、侧向、纵向抗震支吊架的斜撑安装，垂直角度宜为45°，且不得小于30°。

5、穿过隔震层的建筑机电工程管道应采用柔性连接或其他有效措施，并应在隔震层两侧设置抗震支架。

（1）抗震支架直接与结构相连，风管上方和下方都安装限位槽钢。

（2）不要把一个系统支撑到两个不同的结构上，比如一面墙和天花板。

（3）落地设备抗震系统，包括刚性安装系统和隔振系统。

2.6.2抗震支架间的相互作用

当计算两个连接在一起、抗震措施要求不同的机电设备时，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。两组抗震支架间距过近时要避免相互影响。

2.6.3抗震支架加固

当抗震支吊杆长细比大于100或斜撑杆件长细比大于200时，应采取加固措施。

L＞300mm，吊杆应当采用槽钢加强。

2.6.4抗震支吊架的间距计算

1、抗震支吊架的最大间距

2、水平管线侧向及纵向抗震支吊架间距应按下式计算：

=

αEk=γηζ1ζ2αmax

注：抗震支吊架要求计算的αEk不小于0.5

式中：---水平管线侧向及纵向抗震支吊架间距（m）

---抗震支吊架的最大间距（m）

---水平地震力综合系数，该系数小于1.0时按1.0取值

---抗震斜撑角度调整系数。当斜撑垂直长度与水平长度比为1.00时，调整系数取1.00；当斜撑垂直长度与水平长度比小于等于1.5时，调整系数取1.67；当斜撑垂直长度与水平长度小于或等于2.00时，调整系数取2.33

2.6.5抗震支吊架平面设置原则

1、当计算两个连接在一起、抗震措施要求不同的机电设备时，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。

2、采用双向支架和侧向支架交替布置的方式比较合理；

3、综合抗震支架按最高标准的管线进行支架设计；

1、每段水平直线管道应该在两端间距设置侧向抗震支架并距端点距离不大于

0.6m。

2、当两个侧向抗震支吊架间距大于最大设计间距时，应在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。

每段水平直管道应至少设置一个纵向抗震支架，当两个纵向抗震支吊架距离大于最

大设计间距时，应按本规范第8.2.3的要求间距依次增设纵向抗震支架。例如：刚性连接金属管道长为36m，按最大24m的间距依次设置纵向支撑，直至所有支撑间距均满足要求。

2.6.8抗震支吊架偏移布置原则

刚性连接的水平管道，两个相邻的加固点间允许纵向偏移，水管及电线套管不得大于最大侧向支吊架间距的1/16，风管、电缆梯架、电缆托盘和电缆槽盒不得大于其宽度的两倍。

1、水平管道应在转弯处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，且距下一纵向抗震支吊架间距应按下式计算：

L=+0.6

L —距下一纵向抗震支吊架间距（m)；

（m)；

—侧向抗震支架间距（m)

例如：纵向抗震支吊架最大间距24m，侧向抗震支吊架最大间距12m，则双向抗震支吊架距下一纵向抗震支吊架间距为：+0.6=18.6m。(L1＝24米，L2＝12，则：计算L＝18.6米)

2、若直段长度＋0.6支需在转向处设置侧向抗震支架即可。

当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应设置抗震支撑。

2.6.11立管抗震支吊架的布置原则

单管（杆）抗震支吊架的设置应符合下列规定：

（1）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

（2）单立管通过套管穿越楼层时，可设置抗震支吊架。

（3）单管道中安装的附件自身质量大于25kg时，应设置单独的抗震支吊架

（4）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。

（5）当立管长度大于7.6m时，应在中间加设抗震支架；

（6）立管抗震支架最大不得超过12m。

2.6.12门型抗震支架设置原则

1、锅炉房，空调机房，水泵房管路应有可靠的侧向和纵向抗震支撑;多根管道共用支吊架或管径大于等于300mm的单根管道支吊架，宜采用门型抗震支吊架。

2、门型抗震支架设置应符合以下规定:

（1）门型抗震支吊架至少应有一个侧向抗震斜撑或两个纵向抗震斜撑

（2）同一承重吊架悬挂多层门型吊架，应对承重吊架分别独立加固，并设置斜撑（3）门型抗震支吊架侧向及纵向斜撑应安装在上层横梁或承重吊架连接处；

（4）当管道上的附件大于25kg且与管道采用刚性连接时，或附件质量为9kg～25kg且与管道采用柔性连接时，应设置侧向及纵向抗震支撑

对于重力不大于1.8KN的设备或吊杆计算长度不大于300mm的吊杆悬挂管道，可不进行设防。此外，吊杆与结构的连接处必须可以旋转，不会导致移动，这可以通过附加例如转环，螺丝圈，或是隔振悬挂连接来实现。（如下图）

2.7抗震支架的计算

2.7.1受力模型

水平力方向造成的两种杆件受力状态

杆件受力由连接配件，立杆及斜撑，锚栓共同传递给结构；

支架设计应确保连接可靠（配件及支撑等）

（1）水平地震力综合系数按下列公式计算：

αEK =γηζ1ζ2αmax

式中αEK—为水平地震力综合系数

γ——非结构构件功能系数（见表2.1）

η——非结构构件类别系数（见表2.1）

ζ1——状态系数，对预制建筑构件、悬臂类构件、支承点低于质心的任何设备和柔性体系宜取2.0，其余情况可取1.0；

ζ2——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；

αmax——地震影响系数最大值（见表2.2）

表2.1建筑机电设备构件的类别系数和功能系数：

构件、部件所属系统类别系

数

功能系数

根据上述公式计算出水平地震力综合系数EK，当计算值小于0.5 时，按0.5取值。

（2）当采用等效测力法时，水平地震作用标准值宜按下式计算：

F=γηζ1ζ2αmax G=αEK G

式中：F—沿最不利方向施加于非结构构件重心处的水平地震作用标准值；

G—非结构构件的重力，应包括运行时有关的人员、容器和管道中的介质

及储物柜中物品的重力。

2.7.3建筑机电工程设施或构件内力组合设计值S 计算

建筑机电工程设施的地震作用效应（包括自身重力产生的效应和支座相对位

移产生的效应）和其他荷载效应的基本组合，应按下式计算：

S=γG S GE+γEh S Ehk

式中S ——机电工程设施或构件内力组合的设计值，包括组合的弯矩、轴向力和剪力设

计值；

γG——重力荷载分项系数，一般情况应采用1.2；

γEh——为水平地震作用分项系数，取1.3；

S GE——重力荷载代表值的效应；

S Ehk——水平地震作用标准值的效应。

建筑机电工程设施构件抗震验算时，摩擦力不得作为抵抗地震作用的抗力；

承载力抗震调整系数，可采用1.0，应满足下式要求：

S ≤R

式中R ——构件承载力设计值。

2.7.4管道荷重计算

钢管的理论重量计算公式：

W=0.0246615（D-t）t 式中：W——钢管的单位长度理论重量，单位为千克每米；

D——钢管的外径，单位为毫米；

t——钢管的壁厚，单位为毫米；

钢管镀锌后，单位长度理论重量计算公式：

w=CW

W——钢管镀锌前的单位长度理论重量，单位为千克每米；

C——镀锌层的重量系数见表2.3；

表2.3镀锌层的重量系数

风管荷重计算公式：

P=0.21195（a+b）×δ式中：P—荷重（N）；

a、b—矩形风管宽度、高度（mm）；

δ—风管壁厚（mm）；

2.7.6电缆桥架荷重计算

P=η*S*ρ*L*ɡ/K+G

式中：P—电缆桥架重量；

η—填充率（%）；

S—电缆总截面面积；

ρ—电缆的密度；

L—电缆的长度；

g—重量加速度，取9.8Kg/N；

K—裕量系数，取1.10～1.25；

G—桥架本身的重量。

由上述的公式，即可算得到单位（每米）电缆桥架的重量，现计算得不同规格动力电缆桥架的重量如下表：

表2.4动力电缆桥架质量

第三章抗震支架施工技术说明

3.1建筑机电设备抗震支吊架施工组织说明

（1）由综合机电施工单位组织业主、监理、总包等单位共同进行建筑机电设

备抗震支吊架的品牌比选确认工作,共同确定建筑机电设备抗震支吊架供应商；

（2）由抗震支吊架厂家负责组织机电设备抗震支吊架的深化设计等工作。

（3）抗震支吊架深化设计图纸必须经机电设计单位复核确认。

3.2材料要求（招标文件提供的内容）

抗震支吊架系统产品应具备省级及以上第三方荷载测试的检验报告，以确保特殊荷载下的安全保证。

（1）抗震支吊架支吊架须具备：型钢、连接件、底座、方块螺母检测报告。

（2）抗震支吊架系统须具备：

①抗震连接构件应按CJ/T476-2015进行国家级的部件荷载性能检测，确保抗震连接构件的在地震作用下的荷载安全。

②抗震支吊架组件应按CJ/T476-2015进行国家级的循环加载检测，确保组件达到设计的安全荷载。

③抗震支吊架组件应进行防火性能检测，试验时间不低于120min。

④抗震支吊架组件应进行地震模拟测试报告，且模拟试验不低于55次，试验荷载8.94KN。

抗震支吊架系统产品表面必须经过热镀锌处理，锌层厚度不低于20μm。以保证在生产中不产生粉尘或锌的脱落，方便后期维护，并提供相应的盐雾测试报告，以确保支吊架系统的防腐性能。

抗震支吊架系统应便于以后管线安装、维护和扩展使用，其材质不低于Q235B。轻型C型钢厚度为2.0mm-3.0mm,连接件厚度不低于4mm；重型C型钢厚度为3.0mm-4.0mm,连接件厚度不低于6mm。

抗震支吊架系统内连接件必须带有翻边，以增加承载强度和连接稳定性。

抗震支吊架系统所有的产品零配件、型材为工厂预制化，现场装配化，不允许在现场进行焊接。

抗震支吊架系统中轻型C型钢内缘要有齿牙，且齿牙深度不小于1毫米，并且所有配件的安装依靠螺栓机械连接实现，严禁任何以配件的摩擦作用来承担受力的安装方式，以保证整个系统的可靠连接，整套综合管线安装完成后具有安全的抗震、抗冲击、抗滑移性能。

抗震支吊架系统中全牙丝杆及六角螺栓材质为Q235，全牙丝杆强度不

低于4.8级，六角螺栓强度不低于8.8级。抗震支吊架系统锚栓应采用后扩底锚栓。

3.3抗震支吊架系统施工说明

（1）所有抗震支吊架装配施工须按照设计院确认的图纸施工，管道支吊架应与暖通、给排水、强电、弱电、建筑、结构等专业密切配合施工；

（2）主材型钢标准长度为6.0米，施工单位可根据需求用机械方式自由剪裁，切口要清理毛刺；

（3）为确保抗震支吊架的安全，可靠性。抗震支吊架的安装由抗震支吊架供应商组织施工；

（4）安装抗震支吊架的锚栓只可固定在剪力墙，梁或钢结构梁，承重柱上。不可安装在砖，板等非建筑主体结构上。但必须符合结构安全要求与遵循结构专业技术人员的施工技术指导。

（5）拼装好的支吊架若有外露的切口，用专用的塑胶保护端盖或专用镀锌防腐漆加以保护；地铁或者可能会有积水的地方的支架，不能加端盖。

3.4抗震支吊架的安装步骤

抗震支吊架由成品槽钢、管束、配件三种系统按照设计样式组合到一起的支撑结构，所有连接件与槽钢可以实现拼装构件的刚性配合、连接无位移、精确定位，所以抗震支架的安装比起传统支架的安装要简便。

抗震支吊架的安装总体概况包含四个部分：抗震支吊架构件的存放及处理—安装抗震支吊架的现场准备—抗震支吊架安装及工艺要求—抗震支吊架的安装注意事项。

3.4.1抗震支吊架构件的存放及处理

（1）抗震支吊架的构件运输到现场时，应尽量存放于干燥的室内，小型构件应分序放好。

（2）槽钢及吊杆在放置室内时，应在地面放置木条或者是防水薄膜。当受场地制约不得不放置到室外时，存放方式同室内一样，但是地面必须放置一层防水层，防止抗震产品构建腐蚀。

（3）槽钢及吊杆放置时堆叠高度不宜过高，且接触全螺纹吊杆时应戴上手套，防止被螺纹划伤。

（4）切割槽钢和吊杆应采用无齿距或砂轮锯。有孔槽钢切割时必须按照槽钢标示的刻度进行，以保证后续安装精度。

（5）为保槽钢断面的垂直度，对于C 型槽钢，要采用背切（开口朝下）；对于CB型槽钢，必须要在槽钢的侧面切割（开口朝两边）。

（6）当需要切割槽钢或吊杆后，应把材料上吸附的铁屑清除，还应把材料的切口