建筑工程中抗震支架的施工、设计及应用

李 静

（甘肃工程建设监理有限公司，甘肃 兰州 730000）

0 引言

我国的地震灾害频繁，其作为不可预测的危险因素，对房屋建筑结构的质量要求较高[1]。因此对房屋建筑抗震性能进行有效设计，已经成为房屋建筑工程施工中亟需考虑的关键性问题。针对一些地震灾害的频发地区，提升建筑物的抗震性需要引起相关人员的重视，在施工时严格按照《建筑机电工程抗震设计规范》，注重对抗震支架的研究和应用，使其发挥出抗震的作用，该文在对建筑抗震支吊架施工技术和应用进行探究后，从测量、切料、主吊安装、横梁安装、抗震支吊架安装等多个方面进行技术的剖析，结合具体的工程项目，对抗震支吊架的安装形式和质量要求进行论述，给予相关技术人员更多的参考。

1 建筑抗震支吊架施工技术

1.1 测量和锚栓施工

现有技术中抗震支架测量不便的情况，主要采用抗震支架测量尺进行测量。第一塔尺和第二塔尺上都刻有长度，在实际的使用中，将2个塔尺交接在一起的一端需加装抗震支架的管线中线，然后在将第一塔尺接触到天花板。第一塔尺和第二塔尺之间的夹角为30°，通过限位块很快将塔尺调整到30°状态。

混凝土结构上，机械锚栓的打入需要严格按照相应的数值，符合其深度值的标准。即最小锚固深度为60 m，钻孔直径为16mm。在对深度进行验证后，保证其能够在一定的范围值内，通过加固和拧紧螺母锚栓，以提升抗震支架与结构之间紧靠性和牢固性。抗震支架在安装时需要安装在混凝土结构墙上，梁或者楼板之中都需要进行安装。

1.2 切料施工

在切割过程中需要根据测量出的数据等，对上下槽钢的长度和螺纹吊杆的长度等进行确定，然后在开展切割后，并在切割后对切口处喷洒金属喷锌剂，这样做的目的就是能够防止切口出现腐蚀的情况。C型槽钢的切割方向有一定的要求，即需要保持朝下的位置，这样能够减少变形的发生。切割断面保持垂直的状态，在对墙面的毛刺进行打磨，直至其光滑为止。为了增强机械施工性能，需要根据深化图对成品件进行合理的选用。

1.3 主吊的安装

在钻孔时需要根据主吊膨胀螺栓的位置进行钻孔，然后再安装膨胀锚栓。螺栓应符合尺寸规范要求；螺纹外径为12mm；钻孔直径为18 mm；有效深埋为80 mm；钻孔深度为100 mm；固定物孔径中包括预置式和穿透式，即分别为20 mm和80 mm，基材最小厚度为160 mm，拧紧力矩在80kN·m。

1.4 横梁的安装过程和风管抗震支架斜撑的安装

在安装上下横梁时，需要将下横梁拧紧，保持商量的松弛状态。在安装横梁槽钢时，需使用P型管夹等将水管固定在横梁的槽钢之上。定位侧向的膨胀锚栓的位置和钻孔，安装侧向和纵向的支架，拧紧上横梁，如图1所示。

图1 风管侧向支架和风管双向支架的安装

1.5 建筑抗震支吊架的安装

建筑抗震支吊架的在与结构主体连接时，需要注意以下事项，以保障抗震支吊架安装的稳定性和安全性。1）抗震支吊架整体安装间距应符合设计要求，其偏差不应大于0.2 m。2）震支吊架斜撑竖向安装角度应符合设计要求且不得小于300°。3）《建筑机电设备抗震支吊架通用技术条件》针对抗震支吊架的检验方式或者检验要求等进行了明确，其检验的项目中主要对抗震支吊架构件的外观、尺寸或者性能、部件荷载的性能等进行测试。其中不同组件荷载性能测试时，在某装置中安装4套支吊架组件，并对这些组件产生的荷载进行评估，即以每套吊架2.25 kN的频率开展测试，并且需要进行多次的试验和测试，即从开始到结束共测试55次。在进行前15次的测试时，需要对所加载的循化力值进行稳定，使支架更加稳固，而在15次以后，每次循环加载力的幅值都为上次加载数值的0.5倍，待到循环加载到55次为止，达到斜撑与主吊螺杆形成45°，组件式样在水平内的位移量<50 mm。

1.6 加固

加固环节中需要对长细比的问题进行考虑。如果出现长细比大于的100的情况或者斜撑杆件长细比大于200，采用加固措施。在加固中存在了很多的问题。a）长细比限值受到影响。如：在加固时没有考虑吊杆与斜撑受压后所产生的长细比的限值；b）加固没有得到明确，例如吊杆采用螺杆外包槽钢并用螺杆紧固，吊杆计算长度600mm；假定吊杆选用 M12 全牙螺杆，不考虑螺纹削弱情况下） 该螺杆的回转半径i= 3mm； 若吊杆仅按螺杆考虑，其长细比λ= 600 /3 = 200mm。

为了解决这些问题，其加固时需要采取有效的措施。其一，对抗震支架设别间距开展有效的调整。给水系统中侧向最大间距为12.0m，纵向最大间距为24.0m；通风管道系统中最大间距为9.0m，纵向最大间距为18.0m；电缆套管或者桥架的最大间距12.0m，纵向最大间距为24.0m。

2 工程案例

该工程位于浙江省教育产业园区内，总建筑面积为171718m2，地上的建筑面积是151254m2。该抗震支架在设计、应用时，涵盖的范围为：给水、消防、强弱电系统。该工程涉及的机电系统较为复杂，抗震防烈度为7度，耐火等级为1级，其中给水管道系统中主要采用衬塑钢管，即选用DN65管道中应用抗震支吊架；消防系统中使用大于DN65管道应设抗震支吊架；电气和通风系统中设置抗震支吊架。水平管线在管道两端和转弯处0.6m范围内设置抗震支架，如水平管道通过垂直管道与设备连接时，水平地震支撑距垂直管道0.6m以内，超过1.5m，距地面设置地震支撑。结合某省的地震烈度，对机电专业管道抗震支架提出了新的要求。

2.1 抗震支架深化设计

2.1.1 基本依据

考虑承受管道或桥架的重量、地震时侧向或轴线地震应力，计算公式如下：

式中：S表示机电工程设施或构件内力纽合的设计值，其主要有纽合的弯值；轴向力的设计值；剪力设计值；yG代表力荷载分项系数，即为1.2；yEh为水平地震作用分项系数，取1.3；SEhk为水平地震作用表尊的效应。通过算出S的值，不得大于抗震支架构件承载力的设计值R；SGE代表水平力荷载分项设计值。

2.1.2 深化设计的注意事项

支架材料在制作时主要包括单面C型槽钢、螺杆、螺母、抗震连接件、管卡等，这些材料的使用要求如下：1）整套支吊架系统应具备严格的防火等级要求，一旦发生特殊的情况或者在荷载的作用下无法保证火灾发生的情况时，火灾发生的次数想要有效控制，需要提升防火和耐火的等级[2]。2）抗震支架的C型钢应该选择Q235B和以上强度的钢材。有些建筑工程可以选择冷压成型槽钢；为了提升钢材的抗弯能力和截面的刚度等，需要选择带有轴向加劲肋的槽钢；由专门的检测机构所出具槽钢材质检报告、正面和侧面抗压承载力的测试报告、背部受拉承载力测试报告等。3）抗震支架C型槽的齿牙深度不应小于0.9mm，且所有配件安装都需要运用机器进行咬合。在安装中严禁出现使用摩擦作用来承担受力，使整个系统都无法得到可靠连接。

2.1.3 抗震支吊架间距的明确

在计算时需要按照规范中给出计算公式进行计算，如果按照计算公式所得出的间距等需要大于最大布置间距，进而完成对该工程中各管线系统的有效布置。

根据规范中所提示的计算公式，抗震支吊架的间距会受到较大的影响，并且在计算时也会更加的困难[3]。为了能够使计算更加简便，总结和归纳了适用于建筑的抗震支吊架间距简化计算表，见表2。

表2 水管管道、桥架抗震支吊架间距简化的计算表

2.1.4 材料的设置

该工程主要遵循水电暖管线的抗震要求进行设施，由于在施工时各机电系统会选择出不同管线的材质，抗震支架在布置时需要对不同的支撑系统进行布置。例如对于水管抗震支撑系统，其在布置时焊接的钢管、沟槽连接管道等钢质材料，不得小于等于12m，HDPE等非刚性材质不应小于6m；电气抗震支撑系统中刚性电气桥架或者线槽等侧向抗震支吊架加固间距不应小于12m；风管抗震支撑系统中普通刚性风管侧向抗震支吊架加固间距不得小于或者等于9m。

2.2 抗震支吊架在该工程中的施工技术

该工程中抗震支吊架在施工时需要按照一定的施工步骤进行施工。即施工步骤如下：测量-吊点胀栓安装-垂直向吊杆安装-横担-纵向加固件安装。抗震支架的固定过程中锚栓的安装如下。①选用M12-130后扩底锚栓或M12无套螺杆锚栓。②混凝土梁或者楼板上标注出锚栓安装的位置，采用电动工具钻孔，钻头的直径为17/18 mm，钻孔深度为80 mm。③清孔后装入锚栓，扭矩大小为45 N·m。1）管道套管的纵向偏移不得超过最大纵向支撑间距的1/16，同样，电线套管也不得超过最大侧向支撑间距的1/16。风管发生偏移时，不得超过风管宽度2倍。2）当水平管道90°转弯时，增加地震支吊架，当其他拐角转弯长度大于1/16时，增加侧地震支吊架和纵向地震支吊架。3）对于水平地震荷载，其他因素不考虑满载重量。4）保温管线地震吊架管规范应根据保温后的尺寸确定，门吊架主要用于保温风管，需要按照一定标准。5）刚性的管道抗震支撑不能安装到其他部位，避免由于地震作用产生位移。6）侧向倾斜支架安装的最佳垂直角为45°，且在调整时根据其实际需求进行调整。7）水系统和电系统等共用门型吊架，为了不再承担起较强的承载力，需保证斜撑偏离中心线2.5°。

2.3 抗震支吊架的安装形式

现代建筑的机电系统中机电管道越来越多，借助抗震支吊架能够避免机电管道不会发生跌落的情况，促进机电系统保持正常的运转，如何利用这些支架，需要对抗震支吊架的安装形式做出充足的解释，水管和电线管侧向刚性门形抗震吊架如图 2 所示。

图2 水管和电线管侧向刚性门形抗震吊架

抗震支吊架在安装时需精准定位侧面，运用螺栓将支架拧紧，在做好打孔后，安装侧边支撑点。其中抗震支吊架，主要采用对夹式管箍（DNI5-DN80或者DN100-DN200）拧紧侧向抗震支架（A12槽钢或者SCH.40），配合FIG，980通用配件。

图2主要为水管和电线管侧向刚性门形抗震吊架，运用2STR系列管箍或者刚性管箍连接侧向抗震吊架（A-12槽钢或者SCH40Q钢管），配备FIG，980通用配件。

2.4 抗震支吊架应用的范围

消防管道中金属管道管径不得大于65 mm。电气系统中电气配管内径不得大于或者等于60 mm，桥架和母线槽的重力需大于150 N/m。风管系统中的应用范围包括所有事故通风管道和相关设备。燃气系统中燃气管道内径≥25 mm。10根喷淋及消防管道出户时，应进行合理分组，保证抗震支吊架跨度不超过2 m。

2.5 抗震支架质量控制要求

抗震支架安装细节较为复杂，且技术性较高，因此，该项目的抗震支架在施工时需要保证其质量，这样才能使抗震支架发挥出抗震的作用。以下对此进行了深入的剖析。

首先，将抗震支架固定在混凝土结构中，采用机械锁效应的后扩底锚栓；将抗震支吊架安装在钢柱和钢梁上，并给予固定，不能选用焊接和打孔链接，采用专门的夹具对这些材料进行连接，一方面保证好焊接的强度，另一方面保证连接锚栓的强度；安装抗震支吊架时需要保证锚固区的平整度和坚实性，防止出现起砂、蜂窝等情况，以影响到锚固承载力的不足；在锚固深度上需要保证混凝土的强度，选择C30的混凝土[4]。

其次，斜撑角度问题。规范中明确指出侧向抗震支吊架和纵向抗震支吊架的安装，垂直角度需要在45°，且≥30°。而在其他条款中明确指出，抗震斜撑角度调整的系数为K值，且斜撑垂直长度与水平长度比 ≤2 时，调整系数取 2.33。即垂直角度，α= arctan（L/H） = arctan（ 0. 5） = 26. 56° < 30°。在设计和施工中经常出现协调不一致的情况。针对于这一问题施工人员需要根据规范要求，加大施工和设计环节的沟通，避免后期产生不一致的情况

最后，新建工程非金属材质的电缆，其抗震支吊架侧向最大的间距为6m，纵向最大的间距为12m。

3 结语

在建筑工程中应用抗震支架需要进行先有效的设计，在遵循相关的原则，执行规范标准后，提升抗震支架的应用效果。尤其是随着信息技术的发展，智能抗震支架的设计和应用为建筑工程施工带来了重大挑战，建筑工程施工中只有不断提升自身信息技术应用的能力，在合理应用和计算相关设计参数后，加强建筑工程的管理工作，才能提高建筑工程建设的质量和抗震的质量，提升建筑工程的安全性，为人们居住提供更多安全保障。