建筑机电抗震支吊架设计应用导则.docx
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建筑机电抗震支吊架设计应用导则
恒大集团建筑机电抗震支架设计应用导则
恒大房地产集团有限公司
前言
机电抗震支吊架的定义为：
与建筑结构主体牢固连接、以地震力为主要荷载的抗震支撑设施。
抗震支架的应用是保证消防系统、应急通信系统、电力保障系统等重要机电工程在受到地震灾害时不发生次生灾害的重要措施。
目前，抗震支吊架的实际工程应用已受到了各地质量检测站地严格监督和管理。
为完善建筑机电抗震支吊架设计技术，规范项目安装及验收标准，规避后续规模应用时的技术和验收风险，集团研发设计中心联合西南区域集团研发设计部及东南区域集团产品中心特编制完成本《恒大集团建筑机电抗震支吊架设计导则》（以下简称《导则》），包含抗震支吊架的管理流程、设防范围、抗震验算方法及安装验收等内容，请各区域公司参考导则要求执行。
在实际运用中如发现本《导则》与当地法规、规范要求有冲突时，以当地法规、规范为准。
并请及时反馈，我们将进一步完善。
1.0管理流程及要求
2.0设防范围
本《导则》只适用于车库机电工程的抗震支吊架系统设计，主要针对水、暖、电气三个专业的管道进行抗震设防设计。
2.1一般要求
根据《建筑机电工程抗震设计规范》GB50981-2014规定，机电工程抗震支吊架的设防范围应包括：
1、悬吊管道中重力大于1.8kN的设备。
2、DN65以上的生活给水、消防管道系统。
3、矩形截面面积≥0.35㎡和圆形直径≥0.7m的风管系统。
4、对于内径≥60mm的电气配管及重力≥150N/m的电缆梯架、电缆槽盒、母线槽。
5、防排烟风道、事故通风风道及相关设备。
（强条）
6、内径≥25mm的燃气管道。
结论：
具体设防范围应根据各区域城市的当地验收要求进行实施设防，尽可能只实施强条。
2.2水系统
车库中的水系统，住宅类项目主要是指给排水专业的给水管道和消防管道；但大型公建项目的水系统不仅包括给排水专业给水管道、消防管道，还包括集中供能的冷冻水、冷却水管道。
根据国家图集《室内管道支架及吊架》03S4052对常见规格水管的满水重量进行统计，如表1所示。
表1.水管管道尺寸规格及满水重量估算
公称直径DN
65
80
100
125
150
200
250
300
350
400
450
500
壁厚（mm）
3.75
4.0
4.0
4.0
4.5
6.0
6.5
7.5
9.0
9.0
9.0
9.0
保温管道质量（kg/m）
14.11
17.74
25.25
34.0
45.3
77.53
112.3
155.6
210.9
255.7
295.6
365.9
保温管道重量（kN/m）
0.14
0.17
0.25
0.33
0.44
0.76
1.10
1.53
2.07
2.51
2.90
3.59
不保温管道质量（kg/m）
11.30
14.77
21.64
29.8
40.6
71.74
105.4
147.6
201.8
245.6
284.7
353.6
不保温管道重量（kN/m）
0.11
0.15
0.21
0.29
0.40
0.70
1.04
1.45
1.98
2.41
2.80
3.47
结论：
车库中DN65以上的水管应进行抗震支吊架设防。
2.3通风系统
车库中的通风系统主要是指防排烟风道和事故通风风道，此项为规范强制要求设防项。
排烟通风系统常见尺寸规格及重量如表2、表3所示。
表2.车库排烟/排风风管规格尺寸及重量估算表
车库排风/排烟系统
宽度/直径
高度
壁厚
材质密度
法兰、拼接
系数
单位长度质量
单位长度重量
备注
单位
mm
mm
mm
kg/m3
kg/m
kN/m
规格
1000
-
1.00
7850
1.05
25.88
0.25
圆形风管，按风机尺寸
950
-
1.00
7850
1.05
24.59
0.24
圆形风管，按风机尺寸
2500
400
1.50
7850
1.05
71.71
0.70
国标尺寸，优先选用
2500
320
1.50
7850
1.05
69.73
0.68
国标尺寸，优先选用
2200
320
1.50
7850
1.05
62.31
0.61
限制选用
2000
400
1.50
7850
1.05
59.35
0.58
国标尺寸，优先选用
2000
320
1.50
7850
1.05
57.37
0.56
国标尺寸，优先选用
1800
320
1.50
7850
1.05
52.42
0.51
限制选用
1600
320
1.50
7850
1.05
47.48
0.47
国标尺寸，优先选用
1500
320
1.50
7850
1.05
45.00
0.44
限制选用
1250
320
1.20
7850
1.05
31.06
0.30
国标尺寸，优先选用
1000
320
1.00
7850
1.05
21.76
0.21
国标尺寸，优先选用
800
320
1.00
7850
1.05
18.46
0.18
国标尺寸，优先选用
轴流风机
305kg
3.00kN
一般吊装，需要抗震支吊架
表3.车库送风/补风风管规格尺寸及重量估算表
车库送风/补风系统
宽度
高度
壁厚
材质密度
法兰、拼接系数
单位长度质量
单位长度重量
备注
单位
mm
mm
mm
kg/m3
kg/m
kN/m
规格
800
-
1.00
7850
1.05
20.71
0.20
圆形风管，按风机尺寸
750
-
1.00
7850
1.05
19.41
0.19
圆形风管，按风机尺寸
2500
320
1.20
7850
1.05
55.79
0.55
国标尺寸，优先选用
2200
320
1.20
7850
1.05
49.85
0.49
限制选用
2000
320
1.00
7850
1.05
38.25
0.38
国标尺寸，优先选用
1800
320
1.00
7850
1.05
34.95
0.34
限制选用
1600
400
1.00
7850
1.05
32.97
0.32
国标尺寸，优先选用
轴流风机
124kg
1.22kN
一般吊装，需要抗震支吊架
结论：
防排烟管道、送风管道、送排风风机均需设计抗震支吊架。
2.4电气系统
电气专业在车库中的强、弱电桥架按照《低压配电设计规范》GB50054-95第5.6.14条要求：
电缆在桥架内敷设时，电缆总截面面积与桥架横断面面积之比，电力电缆不应大于40%，控制电缆不应大于50%。
根据规范要求填充率，强弱电桥架规格尺寸及重量如表4-表6所示.。
表4.普通强电桥架规格尺寸及重量估算表（填充率40%）
强电桥架规格
（mm×mm）
桥架宽度D（m）
桥架高度H（m）
最小厚度d（mm）
桥架自重
W1（kg/m）
电缆重量
W2（kg/m）
合计W1+W2
（kg/m填充率40%）
总重量
∑W（kN/m）
100×100
0.1
0.10
1.5
4.71
17.28
21.99
0.22
200×100
0.2
0.10
1.5
7.07
25.91
32.98
0.32
300×100
0.3
0.10
1.5
9.42
43.19
52.61
0.52
300×150
0.3
0.15
1.5
10.60
60.47
71.06
0.70
300×200
0.3
0.20
1.5
11.78
86.38
98.16
0.96
400×150
0.4
0.15
2.0
17.27
86.38
103.65
1.02
400×200
0.4
0.20
2.0
18.84
112.29
131.13
1.29
500×200
0.5
0.20
2.0
21.98
138.21
160.19
1.57
600×200
0.6
0.20
2.0
25.12
164.12
189.24
1.86
800×200
0.8
0.20
2.0
31.40
224.59
255.99
2.51
表5.铠装强电桥架规格尺寸及重量估算表（填充率40%）
强电桥架规格
桥架宽度D（m）
桥架高度H（m）
最小厚度d（mm）
桥架自重
W1（kg）
电缆重量W2（kg/m）
合计W1+W2
（kg/m填充率40%）
总重量∑W（kN/m）
100×100
0.1
0.1
1.5
4.71
19.68
24.39
0.24
200×100
0.2
0.1
1.5
7.07
29.52
36.58
0.36
300×100
0.3
0.1
1.5
9.42
49.20
58.62
0.58
300×150
0.3
0.15
1.5
10.60
68.87
79.47
0.78
300×200
0.3
0.2
1.5
11.78
98.39
110.17
1.08
400×150
0.4
0.15
2
17.27
98.39
115.66
1.14
400×200
0.4
0.2
2
18.84
127.91
146.75
1.44
500×200
0.5
0.2
2
21.98
157.42
179.40
1.76
600×200
0.6
0.2
2
25.12
186.94
212.06
2.08
800×200
0.8
0.2
2
31.4
255.81
287.21
2.82
表6.弱电桥架规格尺寸及重量估算表（填充率50%）
弱电桥架规格
桥架宽度D（m）
桥架高度H（m）
最小厚度d（mm）
桥架自重
W1（kg/m）
电缆重量
W2（kg/m）
合计W1+W2
（kg/m填充率50%）
总重量
∑W（kN/m）
100×100
0.10
0.10
1.50
4.71
8.50
13.21
0.13
150×100
0.15
0.10
1.50
5.89
12.50
18.39
0.18
200×100
0.20
0.10
1.50
7.07
17.00
24.07
0.24
300×100
0.30
0.10
1.50
9.42
25.00
34.42
0.34
300×150
0.30
0.15
1.50
10.60
37.50
48.10
0.47
400×100
0.40
0.10
2.00
15.70
34.00
49.70
0.49
400×150
0.40
0.15
2.00
17.27
51.00
68.27
0.67
500×100
0.50
0.10
2.00
18.84
42.50
61.34
0.60
结论：
电气专业除100×100mm的弱电桥架，其余规格尺寸桥架均需要进行抗震支吊架设防。
3.0抗震验算方法
3.1计算要求
根据《建筑机电工程抗震设计规范》GB50981-2014要求：
1.条文1.0.5说明：
6度甲类及7度~9度地区的建筑机电工程必须采取所有抗震措施并进行抗震验算，6度地区甲类以下的建筑机电工程也应采取抗震措施，但可不进行抗震验算。
2.条文5.1.2：
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。
3.条文8.3.11：
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°。
4.条文8.2.5：
抗震支吊架应根据所承受荷载进行抗震验算，并调整抗震支吊架间距，直至各点均满足抗震荷载要求。
根据《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008要求，民用建筑中居住建筑属于标准设防类建筑（简称丙类）。
大型体育场、大型电影院、礼堂、图书馆、人流密集的大型多层商业、幼儿园、小学、中学的教育用房及学生宿舍食堂等属于重点设防类建筑（简称乙类）。
抗震支吊架验算和节点配件受力校核的分析简图如图1所示。
N1——水平地震力荷载引起的抗震斜撑受力
N2——水平地震力荷载引起的竖向吊杆受力
ST——侧向抗震支架地震水平力计算值
SL——纵向抗震支架地震水平力计算值
图1.抗震支吊架立杆及斜撑受力简图
3.2抗震验算流程
根据《建筑机电工程抗震设计规范》GB50981-2014第3.4节的要求，抗震支吊架的抗震验算流程如图2所示。
通过计算发现，相同重量的管道在抗震设防烈度为7度~9度地区的水平地震力综合系数均小于0.5，则在计算不同地区的地震水平力大小时，水平地震力综合系数均可取0.5，因此抗震设防烈度虽然不同，但抗震支吊架组合形式可通用。
同时，计算侧向支吊架和纵向支吊架的地震水平力计算值ST和SL的目的是为了根据厂家提供的产品样本推算出支吊架的组合形式和斜撑个数。
•αmax—多遇地震地震影响系数最大值；
•建筑类别η、建筑功能γ按表3.4.1选取；
•ζ1—状态系数，按公式3.4.5取值；
•ζ2—位置系数，按公式3.4.5取值。
水平地震力
综合系数αek
αek=αmax×η×γ×ζ1×ζ2
综合管道尺寸、类别、单专业管道米重、最大间距
重量∑W、
支吊架最大间距lo
支吊架
实际最大间距l
垂直角度θ、最大设防间距lo；l=lo/（αek×k）
支架水平地震力计算ST和SL
斜撑受力N1T
吊杆受力N2T
N1T=ST（或SL）/sinθ；N2T=ST（或SL）/tanθ
配件节点抗拉、抗剪
受力校核
校核吊杆、锚栓、螺栓、铰链等产品强度
•当设置综合支吊架时，应对综合管道重量求和；
•综合支吊架的最大间距取三专业的最小值。
•lo最大设防间距，按表8.2.3选取；
•当αek＜1时，按1取值；
•抗震斜撑角度调整系数K—θ=45°，取1；
θ=30°，取2.33。
•当αek＜0.5时，按0.5取值；
•γG取1.2，γEH取1.3；
•ST或SL的计算按公式3.5.1计算。
F=l×∑W×αek；ST（或SL）=γG×SGE+γEH×SEH
•计算方法：
受力分解；
•计算目的：
校核吊杆和斜撑上配件强度；
•配件强度应满足：
计算强度≤产品配件的额定强度；
•产品额定强度值由厂家提供。
图2.抗震验算流程图
在对受力配件的抗拉、抗剪强度进行验算校核时，应选取能满足各节点受力荷载性能的配件产品。
常见的受力节点情况主要有以下三种，如图3-图5所示。
图中N为拉/压力，V为剪力。
V=ST（或SL）
N=N2
V=ST（或SL）
N=ST（或SL）
V=ST（或SL）
N=ST（或SL）
图3.紧固竖直方向配件节点受力
图4.紧固水平方向配件节点受力
图5.紧固沿斜撑方向配件节点受力
通过受力分析发现，沿斜撑方向受到的拉力/压力、剪力较其他两个方向大，即连接配件铰链为整个组件承载的薄弱环节。
4.0抗震支吊架形式
抗震支吊架形式分为门型抗震支吊架和单管（杆）抗震支吊架。
单管抗震支吊架主要应用于水系统及燃气系统单专业管道的抗震设防。
对于风系统管道、电气系统管道以及综合管道的抗震设防，采用门型抗震支吊架。
常见的抗震支吊架组合形式如附录一所示，图中具体的斜撑组合个数、配件尺寸，应通过抗震验算及节点受力校核选取。
4.1单管抗震支吊架
1.连接立管的水平管道应在靠近立管0.6m范围内设置第一个抗震吊架；
2.当立管长度大于1.8m时，应在其顶部及底部设置四向抗震支吊架。
当立管长度大于7.6m时，应在中间加设抗震支吊架；
3.当立管通过套管穿越结构楼层时，可设置抗震支吊架。
4.当管道中安装的附件自身重量大于25kg时，应设置侧向及纵向抗震支吊架。
4.2门型抗震支吊架
1.门型抗震支吊架应至少有一个侧向抗震支撑或两个纵向抗震支撑。
2.同一承重吊架悬挂多层门型吊架时，应对承重吊架分别独立加固并设置抗震斜撑。
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.当管道上的附件质量大于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。
5.0材质要求
1、抗震支吊架的材质、规格等应符合《建筑机电设备抗震支吊架通用技术条件》（CJ/T476）的有关规定，并附有产品质量合格书、第三方权威机构提供的性能检测报告及出厂合格证，对质量有疑义或工程有要求时，应进行复检。
2、支吊架金属部件由碳钢制作，各零部件材料的性能应能符合国家现行标准的规定。
3、抗震连接构件及管道连接构件材料厚度不应小于5mm，表面应采用热浸镀锌方式处理，镀锌层厚度不小于55μm。
4、抗震支吊架系统使用的C型槽钢壁厚不小于2.0mm，应具有优秀的耐腐蚀性能，其表面采用热浸锌处理，C型槽钢镀锌层厚度不小于45μm。
5、抗震支吊架的所有构件应采用成品构件，仅C型槽钢、全螺纹吊杆可现场进行加工。
6、抗震连接构件与建筑混凝土结构体连接的锚栓，应采用具有机械锁键效应的后扩底锚栓，不得使用膨胀锚栓。
7、锚栓性能应符合现行行业标准《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》（JG160-2004）的有关规定，锚栓的选用应符合现行行业标准《混凝土结构后锚固技术规程》（JGJ145-2013）的有关规定。
6.0安装要求
1、抗震支吊架产品运抵现场后，应进行现场验收。
供方应提供出厂合格书、构件及组件检测报告、抗震验算书节点受力校核书；产品进场后，施工方应在监理（甲方）的监督下对产品进行抽样检验。
2、安装人员应接受岗前培训，培训考核合格才能上岗。
3、固定于混凝土结构的抗震支吊架，应采用具有机械锁键效应的后扩底锚栓，其安装要求应符合《抗震支吊架安装及验收规程》（CECS420：
2015）下列规定：
（1）锚固区基材表面应坚实、平整，不应有起砂、起壳、蜂窝、麻面、油污等影响锚固承载力的缺陷。
（2）在锚固深度的范围内混凝土强度等级应达到C30或以上；
（3）锚栓钻孔应符合表2和表3的规定。
表7.锚栓钻孔质量
锚栓名称
锚孔深度
锚孔垂直度
锚孔位置（mm）
后扩底锚栓
+5
0
±2%
±5
表8.锚栓钻孔直径允许偏差（mm）
钻孔直径
6~14
16~22
24~28
30~32
34~37
≥40
允许偏差
+0.3
0
+0.4
0
+0.5
0
+0.6
0
+0.7
0
+0.8
0
（4）锚固操作应符合锚栓设计要求，钻孔前应用钢筋探测器检查，避免孔位遇到钢筋、线管等隐蔽物。
4、抗震支吊架全螺纹吊杆安装后的垂直度偏差不应大于4°。
5、抗震支吊架的斜撑与竖向安装角度不得小于30°。
6、单管抗震支吊架斜撑与吊架的距离不得超过10cm。
7、抗震支吊架斜撑安装不应偏离其中心线2.5°。
8、管夹与管道连接处应设置防震绝缘胶垫，并连接稳固。
9、螺杆螺母应按设计扭矩锁紧，防止松动。
螺杆螺母设计最小扭矩参照《抗震支吊架安装及验收规程》（CECS420：
2015）表4.3.5执行。
10、抗震支架的零配件及型材在工厂内预制完成，根据现场尺寸装配，不得在现场进行焊接。
11、成品抗震支吊架应便于现场灵活组装与拆卸组合，安装固定应考虑检修维护方便。
12、安装施工完成后应擦拭干净，完全暴露的槽钢端部应装上槽钢端盖。
13、C型槽钢和全螺纹吊杆的切割，应符合下列规定：
（1）切割时应保证断面的垂直度；
（2）C型槽钢切割时开口面向下，切割中应避免变形；
（3）切割端毛刺应打磨平滑，并及时清除吸附的铁削和粉末；
（4）切口断面处应进行防护处理。
14、抗震支吊架安装应严格按照《建筑机电工程抗震设计规范》（GB50981-2014）第8章相关条文要求执行。
7.0验收要求
抗震支架现场施工与验收严格按照《抗震支吊架安装及验收规程》（CECS420：
2015）执行，验收要求：
1、抗震支吊架产品应具有CMA和CNAS机构认证资质的荷载性能检测报告，报告内容应符合《建筑机电设备抗震支吊架通用技术条件》（CJ/T476-2015）的要求，检测内容必须包含且不仅限于：
（1）外观及尺寸公差测试
（2）防腐性能试验
（3）部件荷载性能
（4）组件荷载性能
2、抗震支吊架的材质、规格和性能应符合设计要求及国家现行有关标准的规定。
其表面应平整、洁净、无气泡、分层现象，并无压扁或局部变形等质量缺陷。
3、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0.2m。
4、抗震支吊架斜撑与吊装安装距离应符合设计要求，不得大于0.1m。
5、抗震支吊架的斜撑与竖向安装角度应符合设计要求，且不得小于30°。
6、抗震支吊架与结构的连接、吊杆与槽钢的连接、槽钢螺母与连接件的扭矩应符合设计要求，安装应牢固。
7、抗震支吊架工程竣工验收技术材料严格按照《抗震支吊架安装及验收规程》（CECS420：
2015）第5.1.2执行。
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