高层建筑中抗震支吊架的施工技术与应用解析

文／李洪辉 枣庄市薛城区城市建设综合开发公司 山东枣庄 277000

引言：

相关要求表明，抗震设防烈度达到3 级或3 级以上地区的高层建筑，必须做好抗震设计，以防止地震对高层建筑物主体结构中的各类管线与电气设备造成破坏，避免地震对人们的生命财产安全造成不利影响。对于高层建筑工程项目来说，因为高层建筑物中的机电管道系统具有一定的复杂性，设计内容繁多，所以每个管道的应用功能都有差异。因此，高层建筑物必须做好抗震设计。在国外，抗震支吊架施工技术早已成为保护高层建筑物中各类管线与电气设备的核心技术。在我国建筑行业不断发展的过程中，高层建筑中的抗震支吊架施工技术同样获得了相关领域的高度重视，同时在应用方面取得了良好的成果。

本文研究对象为某企业中转仓库建设工程，笔者对其抗震支吊架的相关内容进行了简单分析，同时对关键技术与质量保障方法进行了整理，希望能够为类似工程提供参考与帮助。根据一系列的抗震支吊架试验可知，高层建筑物电气管路连接位置往往会受到不同程度的破坏，这一部位的抗震支吊架必须能够承受很大的荷载。然而现阶段的抗震支吊架施工技术不能达到高层建筑抗震支吊架施工标准，机电管道仍然出现了各种各样的问题，受损数量较大。因此，笔者将对高层建筑工程抗震支吊架施工技术及其实践应用开展进一步研究与分析。

1、抗震支吊架施工技术的应用现状及主要问题

建筑工程应用的抗震支吊架通常涉及锚固体、连接构件、加固吊杆以及斜撑四个方面。在发生地震时，抗震支吊架通常需要承受竖向以及水平向所产生的作用力。其中，水平向上设置的抗震支吊架所产生的作用力分布，通常由两个方向的支撑来保障，并且还需要承担侧面地震强度所造成的不利后果。而竖向抗震支吊架在一般情况下会和水平向的抗震支吊结构相连，共同承担着地震带来的竖向作用力，具有稳定与支撑的重要作用。

在以往的抗震支吊架施工技术中，工作人员过于重视抗震支吊架在地震时的竖向承受作用，却忽视了抗震支吊架在地震时的水平向承受力。因此，当发生地震时，高层建筑中的机电管路水平向的保护有所欠缺，从而对抗震支吊架的抗震作用产生不利影响，极易破坏高层建筑中的机电管路。

在建设期间，抗震支吊架应该利用各种连接方式来连接机电管路。抗震支吊架和建筑机电管路之间所使用的连接方式主要包括柔性连接方式与刚性连接方式两种，柔性连接方式通常以钢筋连接为主，而刚性连接方式通常以钢筋混凝土连接为主。在实际操作中，工作人员必须按照机电管路性质的差异，选取合适的连接方式，然而现阶段大多数建筑企业在进行抗震支吊架施工时，并未对抗震支吊架与建筑机电管路之间的连接予以高度重视，所采用的连接方式没有经过测试与计算，连接结构的刚度与硬度无法达到标准要求。

不仅如此，在高层建筑工程中应用以往的抗震支吊架施工技术进行建设时，无论是选型、设计等方面，还是抗震支吊架布局等方面，都出现了一些问题，加上抗震支吊架材料质量不合格，抗震支吊架的承受能力无法达到标准要求；在布置抗震支吊架时，工作人员没有根据施工现场的具体情况，合理选择相邻两个抗震支吊架之间的间距。现阶段，高层建筑中抗震支吊架施工技术的应用水平依然较低，当发生地震时，高层建筑中的机电管路的安全性和完整性无法得到保障。因此，工作人员必须不断加强抗震支吊架的施工技术的应用。

2、高层建筑中抗震支吊架施工技术设计

2.1 选型设计

在高层建筑工程中，在进行抗震支吊架施工以前，工作人员必须先进行施工过程设计，主要涉及机电管道、施工空间等多项内容。工作人员应通过现场测量，有效收集各类信息数据，为接下来的抗震支吊架的选型设计、布置和安装施工提供支持。

在做好现场测量工作以后，工作人员需要根据掌握的数据信息对抗震支吊架施工开展选型设计。抗震支吊架的结构主要分为单杆侧向+竖向、侧墙支撑、门型双侧向+竖向三类，其中，单杆侧向+竖向结构的应用十分普遍，具有良好的抗震效果。

三种抗震支吊架结构所具有的优势与劣势都有所差异。首先，单杆侧向+竖向结构虽然具有良好的稳定性，但是其水平向承载力却相对较低，同时在大部分刚性材质机电管道中无法取得良好的应用效果。其次，门型双侧向+竖向结构与单杆侧向+竖向结构相比，门型双侧向+竖向结构虽然稳定性相对较低，但是其水平向与竖向承载力十分均衡，这一结构在大部分刚性材质机电管道中都能够取得良好的应用效果。最后，侧墙支撑结构在实际施工中十分简便，没有严格的施工限制，在一些非刚性材质的机电管道中具有良好的应用效果。因此，对于消防管道、防排烟管道等各种刚性材质管道而言，工作人员应该优先选择门型双侧向+竖向结构进行施工；而对于大部分非刚性材质的机电管道而言，工作人员应该优先选择单杆侧向+竖向结构及侧墙支撑结构进行施工。总之，工作人员必须按照实际情况进行选择。

在完成抗震支吊架结构选型工作以后，为了确保抗震支吊架具有良好的承载性，工作人员还需要对其进行科学设计。相关要求表明，抗震支吊架的所有支撑构件必须采用Q364 型号钢材。由于锚栓构件力学性能必须达到规定标准，所以锚栓构件应该优先采用后扩底锚栓，而螺栓构件所具有的荷载性能必须达到《紧固件机械性能不锈钢螺母》（GB/T3098.15-2014）的相关标准，所以其螺栓构件应该优先采用E264 材质螺栓，从而完成高层建筑抗震支吊架的选型设计工作。

2.2 布置

在对抗震支吊架进行选型设计以后，工作人员还需要对其进行科学布置。对于抗震支吊架而言，其布置通常是指选择合适的抗震支吊架间距，工作人员必须按照高层建筑中机电管道的种类来选择合适的间距。抗震支吊架间距必须达到以下两个标准：

(1）高层建筑中抗震支吊架水平向间距的施工标准。在抗震支吊架施工中，工作人员必须高度重视机电管道与抗震支吊架之间的间距，二者之间的水平向距离必须大于1m，但不能超过13m。其中，刚性材质的机电管道与抗震支吊架之间的间距必须控制在1m ～12m；非刚性材质的机电管道与抗震支吊架之间的间距必须控制在1m ～10m。

(2）高层建筑中抗震支吊架竖向间距的施工标准。高层建筑中的机电管道与抗震支吊架之间的竖向间距要求并不严格，所有抗震支吊架之间的竖向间距必须大于0.5m，但不能超过28m，其中，刚性材质的机电管道与抗震支吊架之间的间距必须控制在0.5m ～28m 以内，非刚性材质的机电管道与抗震支吊架之间的间距必须控制在0.5m ～19m 以内。

2.3 安装施工

工作人员在高层建筑工程中安装抗震支吊架时，必须事先准备足够的螺旋吊杆、冲击钻、膨胀锚栓、水平尺、扳手以及HSJ 切割机等工具和设备。首先，工作人员需用扳手把抗震支吊架锚固体固定于钢槽之上。在此期间，工作人员必须使锚固体与钢板之间保持垂直状态，同时用膨胀锚栓对四角进行加固。其次，工作人员需用HSJ 切割机对抗震连接构件进行切割。在此期间，工作人员必须用卷尺测量连接点与机电管道的间距，并且用冲击钻把处理好的抗震连接构件钻进钢槽内，从而形成抗震支吊架结构；接着，在锚固体上方设置全螺纹吊杆，同时在双侧设置抗震斜撑。斜撑必须具有良好的支撑效果，其中一端需要设置在机电管道钢槽之上，而另一端则需要用膨胀螺栓固定于锚固体之上，同时用管架对机电管道和抗震支吊架进行锚固。再次，在安装吊杆时，工作人员必须高度重视安装角度：全螺纹吊杆必须和锚固体之间保持30°的夹角，用水平尺测量好角度以后，再用膨胀螺栓连接二者。在固定过程中，至少使用三个膨胀锚栓，从而确保全螺纹吊杆具有良好的可靠性。最后，工作人员必须采用钢筋混凝土刚性连接法，连接抗震支吊架和机电管道，保证抗震支吊架的可靠性与稳固性，从而做好抗震支吊架施工工作。

3、试验分析

将某高层建筑工程当作本次试验的主要研究对象。这一建筑的整体结构主要是钢筋混凝土结构，总面积为16529.81m2，总楼层数为22 层，地上19 层、地下3 层，总高度为79m。这一建筑所在地区的抗震设防级别为4 级，基础地震加速值为0.25g。本次试验利用上述笔者设计的抗震支吊架技术和以往的抗震支吊架技术对这一工程项目开展抗震支吊架施工，主要涉及消防管道、非刚性材质管道以及防排烟管道。笔者根据这一工程的具体情况，选择门型双侧向+竖向结构的抗震支吊架，分别进行建筑消防管道施工和防排烟管道施工；而对于部分非刚性材质的管道，笔者选择了单杆侧向+竖向结构和侧墙支撑结构的抗震支吊架进行施工。

在试验的过程中，笔者根据上述设计的抗震支吊架技术来布置与安装抗震支吊架，同时验算全部力学指标，确保所有指标都满足要求。在完成施工以后，笔者还模拟地震发生时的情况，对所有机电管路进行震动，并且对其施加压力，持续10min，再选择9 条机电管路（消防管道、防排烟管道、非刚性材质管线分别有3 条）进行试验，观察这9 条机电管路的受损情况，同时记录每条管路的受损长度（见表1）。

表1 两种抗震支吊架施工技术机电管道受损长度对比统计表（单位：m)

从表1 中能够发现，在应用笔者设计的抗震支吊架施工技术进行地震模拟试验时，机电管道受损长度较短，能够控制在0.3m 以内，最小受损长度只有0.1m，但是在应用以往的抗震支吊架施工技术进行地震模拟试验时，机电管道受损长度较长，最大受损长度能够达到4.85m，其中，非线性材质管线受损情况最为严重。因此，在实践应用中，笔者设计的抗震支吊架施工技术对高层建筑机电管道的保护效果远超过传统技术。由于上述设计中的各种机电管路分别选取了合适的抗震支吊架施工技术，加上在安装处理过程中，机电管路都采用了先进设备，抗震支吊架展现了良好的抗震效果。因此，与以往的抗震支吊架施工技术相比，笔者设计的抗震支吊架施工技术在高层建筑抗震支吊架施工中更为适用。

4、建筑工程抗震支吊架的安装

4.1 支架的材料要求

（1）整套支吊架系统应具备抗冲击载荷耐火等级要求，在特殊荷载下发生火灾时能保证安全，确保发生火灾情况下具有一定的耐火等级（不小于180min）。（2）用于抗震支架的C 型钢应为Q235B 及以上强度的钢材，且要求为冷压成型槽钢；槽钢侧面应具有轴向加劲肋，以加强截面刚度及抗弯能力；应能提供检测机构出具的槽钢材质检验报告、槽钢正面抗压承载力测试报告、侧面抗压承载力测试报告、背部受拉承载力测试报告。（3）抗震支吊架C 型槽钢内缘须有齿牙，且齿牙深度不小于0.9mm；所有配件的安装依靠机械咬合实现，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。（4）抗震支吊架应防腐，槽钢表面应采用热浸锌处理（锌层厚度不低于55μm），以满足抗震支吊架的耐久性。

成品槽钢现场切割部分切口，应保证切口断面垂直，切割后应使用砂纸或板锉去除切口毛刺，然后对切口涂层进行修补处理，热镀锌成品槽钢用喷锌罐补锌，修补后的涂层厚度应不小于原涂层厚度。

4.2 抗震支架的安装技术措施

（1）抗震支吊架斜撑管线节点距离吊杆管线节点不得大于0.1m。（2）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°。（3）抗震支架斜撑不应偏离其中心线2.5°。（4）抗震支吊架在混凝土结构上的固定采用的后扩底型锚栓，应具有机械锁键效应，不得使用膨胀锚栓，并应符合下列规定：锚固区基材表面不应有起砂、起壳、蜂窝、麻面、油污等，应坚实、平整。（5）锚固施工钻孔应避开钢筋、穿线管等隐蔽设施，钻孔前应用金属探测器检测。（6）抗震支架直接安装在结构上，风管下方和上方应安装限位槽钢。（7）不得把一个抗震支架安装到两个不同的结构上。（8）抗震支吊架安装时严禁强行挤压其他管线或者改变垂直吊杆的角度，而影响抗震支吊架的抗震效果或改变其他管线的使用功能。（9）抗震支架的锚栓应固定在剪力墙、梁、钢结构梁或承重柱上，不得将斜撑固定到砖墙一类的建筑结构上。（10）抗震支架的材料构件应根据需要现场切割，开口面朝下，断面应垂直。（11）支吊架全螺纹吊杆与锚栓连接时，应按45%的连接螺母长度在吊杆上标记出旋入深度，旋入深度均应达到。（12）为了防止连接处发生电化学反应，在硬性连接管夹与管道连接处应设置防震绝缘胶垫。

4.3 抗震支吊架构件的存放及加工处理

（1）抗震支吊架构件运输到现场时，应尽量存放于干燥的室内，小型构件应分序放好。（2）槽钢及吊杆放置在室内时，应在地面放置木条或防水薄膜。当受场地制约不得不放置到室外时，存放方式同室内一样，但地面必须设置一层防水层，防止抗震产品构件腐蚀。（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）为保证槽钢断面的垂直度，对于C 型槽钢，要采用背切（开口朝下）。（6）切割槽钢或吊杆后，应把材料上吸附的铁屑清除，还应把材料的切口用砂轮磨去毛刺并喷上镀锌剂，以保护抗震支吊架构件，防止毛刺划伤人体。

4.4 抗震支架的安装检查验收

所有工程验收、隐蔽验收、施工检验和测量复核等应有记录，并应进行检查确认。抗震支吊架安装工程检验批划分应符合下列规定：施工条件相同的工程，同一层面每100 套设为一个检验批，不够100 套的应单独设为一个检验批；包括机房等重要场所的抗震设施应为单独设为检验批。每一个检验批至少抽查不小于3 套抗震支架。含机房在内的重要场所的抗震设施必须全数检查主控项目。

结语：

综上所述，笔者根据现阶段高层建筑中抗震支吊架施工技术的应用现状及主要问题，按照工程项目建设的实际需求，对抗震支吊架选型设计、布置以及安装等方面进行了优化与调整——融入先进的抗震理念，确立了一种行之有效的抗震支吊架施工技术仪。然而，现阶段高层建筑工程施工中所应用的抗震支吊架施工技术仍然属于现代建筑业的技术难点，在这一方面，相关人员需要继续进行更深层次的研究。笔者还将对这一技术进行更多的研究，以期推动高层建筑行业的持续发展。