机电设备抗震设计研讨会

2009年第一次给排水学术会议机电设备抗震设计研讨会深圳置华工程公司技术总监：刘汉栋（主讲）机电设备抗震设计的必要性机电设备抗震设计的设计方法5.12汶川大地震震痛每个人的心灵！财产损失:机电设备抗震设计的必要性如果5.12地震发生在大中城市……机电设备抗震设计的必要性美国模拟7.8级强烈地震这次的地震模拟试验小组由300名科学家、政府官员、急救先遣队和工业界人员组成。人员总伤亡5万:其中死于建筑物倒塌仅700人;死于火灾1100人;财产损失2000亿美元:由火灾造成的约400-1000亿机电设备抗震设计的必要性机电设备抗震设计的必要性建筑物倒塌火灾\水灾等缺乏及时的救助在大中城市地震次生灾害远超过直接灾害!机电设备抗震设计的必要性机电设备抗震设计的必要性以消防系统的震害经验为例：1971年2月9日,美国洛杉矶北部圣佛南多地震（6.6级）消防系统管路遭到严重破坏,完全丧失自救灭火能力;1989年11月7日加州旧金山湾区地震（7.1级）由于采用NFPA13的抗震加固方法,仅有极少数接头受损;1994年1月17日加州地震（6.6级）由于吸取之前的震害经验而重新修订了NFPA13的加固方法,在本次地震中取得了更好的抗震效果.机电设备抗震设计的必要性9.21地震后，台湾成功大学建筑研究所黄乔俊以地震试验台振动台模拟南投县浦里镇一停车场喷淋管路得出：加装抗震支撑系统管路的各点位移较未安装抗震支撑的降低5-10倍，有效提高了管路系统的抗震性能。机电设备抗震设计的必要性《建筑抗震设计规范》GB50011-20013.7.1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。机电设备抗震设计的必要性13.1.1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。机电设备抗震设计的必要性专家意见：以郑大华（全国给排水学会常务理事）为组长，王彦深（建筑抗震设计规范起草人）为副组长及市质检站刘锋钢等七位专家委员讨论一致通过以下意见：1、《抗震设计规范》已对机电设备抗震设计做出明确要求。并且为强制性条文，必须严格执行；2、DN65以上所有管路必须进行抗震设计及DN65以下消防管路宜进行抗震设计；3、《室内管道支架与吊架图集》03S402不能替代抗震支撑系统；机电设备抗震设计的方法机电设备抗震支撑系统是指牢固连接于已做抗震设计的建筑结构体的，以地震力为主要荷载的支撑系统。机电设备抗震设计的方法冷热水、消防、空调等管道系统抗震设计范围：所有工业气体，真空管，压缩空气管路系统其他有害气体系统，所有消防系统管道大于DN32mm的锅炉房，空调机房，水泵房管路大于DN65mm的所有管路所有门型吊架（需考虑悬挂管线的满负荷重量）空调、通风、防排烟管路系统抗震设计范围：所有防排烟系统管道所有直径大于0.7m的风管所有截面积大于0.38㎡的矩形风管机电设备抗震设计的方法以下情况可以不需抗震设计：单管吊架、门型吊架、圆形风管、矩形风管、独立吊架承重螺杆长度小于0.3米不做抗震的系统应符合以下要求：1.管线的纵向及侧向位移不能破坏其它系统的使用功能或使它们的吊架失去作用。2.管路系统的管材和接头和必须是刚性材料制成（如焊接钢管、钎焊铜管等）3.门型吊架满负荷重量不得超过15Kg/米。4.吊杆的顶部必须是固定支座连接。电力系统管道及电缆桥架系统抗震设计范围：管径大于DN65mm的电线套管15Kg/m或以上的电线套管，电缆桥架机电设备抗震设计的方法对于标准直管的定义：夹在两个偏移量很大的90度转弯间的管段。在标准直管上可以有一个或多个小的偏移，但偏移的总和不能超过侧向吊架最大间距的1/16。例如（图例1）与（图例2）：管长不超过12米，最大允许侧向间距12米，则允许最大偏移量为12÷16=0.75米，对于非钢性材质的，包括丝扣连接钢管、丝扣连接铜管，旧建筑改造系统，最大允许偏移量则为以上数值的一半。机电设备抗震设计的方法每段标准直管需在两端加侧向支撑。如果两个侧向支撑距离超过12米，则需于中间增设侧向支撑。（如图4）例标准管长为24米，首先于两端加设侧向支撑，再依次按12米设置侧向支撑。机电设备抗震设计的方法每条标准管线必须设置至少有一个纵向支撑（如图例5）。如果间距大于容许间距，则需加设纵向支撑直到满足最大间距要求。如果管长为36米，按最大24米的间距依次设置纵向支撑，直至所有支撑间距均满足要求。机电设备抗震设计的方法为了提高抗震支撑的使用效率，应于90度弯头处0.6米以内设置抗震支撑尽可能达到“双作用”的效果。“双作用”支撑必须满足：1、承载力大于侧向与纵向荷载的总和2、“双作用”支撑应由直接与管线或线缆套管连接（双作用不适用于门型吊架）。3、“双作用”支撑间距要求：如（图例6）：如果管线为36米，双用支撑（侧向支撑，可视为直管线的一个纵向支撑）与下一个纵向支撑的间距，是纵向支撑间距的一半加侧向支撑间距的一半加0.6，即12+6+0.6=18.6米。机电设备抗震设计的方法在某些案例中，直管段较短，未达到直管段的最大允许间距，但此管段仍需设置侧向和纵向抗震支撑，如（图例7）。通常在拐弯处的设置侧向支撑对另一方向管段具有纵向支撑的作用。但间距必须满足双作用要求。例如：以下管段分三个标准管段考虑，因为第二垂直段管大于0.75米，故作一独立分段。机电设备抗震设计的方法水平管线通过一垂直管线与地面设备连接，（如图例8），管线与设备之间采用避震软连接，距离垂直管段0.75米内，设置管线系统的侧向支撑。机电设备抗震设计的方法注意：考虑到地震力的荷载，抗震支撑的悬吊螺杆和结构锚固件均需加大尺寸，螺杆和锚固件的最大承载力需大于计算出的地震力。例：DN150水平满水钢管承重吊架间距为4.5米，纵向抗震加固间距为24米G重力=50*4.5*9.8=2205N纵向地震力荷载以0.5G计算：50*24*9.8*0.5=5880N总荷载=8085N抗震构件允许荷载：M20混凝土锚栓的承载力为9090N20mm螺杆承载力为14000NFIG.1吊码承载力为8600NFIG.980通用抗震构件最大设计荷载12300N45度时的最大水平地震力荷载：8700N而本抗震设计总荷载是8085N，而最弱部件承载力为8600N，故不需要加大任何部件型号。机电设备抗震设计的方法管道抗震加固侧向间距要求新建工程沟槽连接管道,焊接钢管，钎焊铜管，其侧向吊架间距最大不得超过12m；旧楼改造沟槽连接管道，丝扣钢管、丝扣铜管的侧向抗震吊架间距最大不得超过6米非钢性材质的管线（例如塑料管，柔性接口铸铁管或其它管线）抗震吊架间距则为上述参数的一半）管道抗震加固纵向间距要求新建工程的沟槽连接管道,焊接钢管，钎焊铜管，其纵向吊架间距最大不得超过24m；旧楼改造的沟槽连接管道，丝扣钢管、丝扣铜管的纵向抗震吊架间最大距不得超过12米非钢性材质的管线（例如塑料管，柔性接口铸铁管或其它管线）抗震吊架间距则为上述参数的一半）机电设备抗震设计的方法特殊管道抗震间距要求燃气，燃油，医用气体，真空管，压缩空气管的侧向抗震吊架最大间距为6m，纵向抗震吊架最大间距是12m对于柔性接口的铸铁管，每一个接口处需设置侧向抗震支撑。门型吊架抗震设置间距要求多个管道共用一个门型吊架，该吊架的荷载计算应计入所载的所有管重。每个门型吊架至少需要一个侧向支撑或两个纵向支撑。同一螺杆悬挂多层门型吊架，根据需要对螺杆分别独立加固并设置斜撑。机电设备抗震设计的方法机电设备抗震设计的方法风管抗震间距要求普通刚性风管的侧向抗震吊架的最大间距是9米普通刚性风管的纵向抗震吊架的最大间距是18米玻璃纤维，塑料和其它非钢性材质风管的侧向抗震吊架的最大间距是4.5米、纵向最大间距为9米。风管门型吊架抗震加固要求所有圆形，矩形风管采用两根吊杆悬挂于门型吊架支撑时，风管顶部与底部必须打10#自攻螺钉予以固定，螺钉间距小于0.3米，吊杆则根据需要予以加固。侧向和纵向斜撑安装于上层横梁的吊杆连接部位。如有入墙的托架并紧固风管的四周，则可将之视为一个侧向抗震支撑。多个风管可以共用一个门型吊架，该吊架的荷载计算应计入所载的所有管重。当风管上的设备超过22.5kg，且与风管采用刚性连接时，或设备在9～22Kg，且与风管采用柔性连接时，设备与风管做独立抗震加固。当风管做90度水平转弯时，在转弯处不大于2倍管径做抗震加固。机电设备抗震设计的方法机电设备抗震设计的方法电线管抗震间距要求刚性电线管侧向抗震最大间距不得超过12米刚性电线管纵向抗震最大间距不得超过24米非钢性材质电力线管的侧、纵向最大间距分别为6米和12米。抗震加固与管的连接点，需安置在吊杆与管连接点的0.1米范围内机电设备抗震设计的方法承重吊架吊杆加固方案：管顶到结构采用螺杆悬吊，螺杆尺寸超过下列数据的螺杆本身需要再加固。各种型号螺杆的安全尺寸如下：￠10：500mm￠12：600mm￠16：750mm￠20：900mm￠22：1000mm￠25：1270mm￠30：1500mm机电设备抗震设计的方法门型吊架抗震加固要求门型吊架至少需要一个侧向支撑或至少两个纵向支撑同一螺杆悬挂多层门型吊架，根据需要对螺杆分别独立加固并设置斜撑。电线立管抗震加固要求对于电线立管而言，底部和顶部需设置侧向支撑，中间设置间距不超过9米的侧向支撑。楼层大于等于6m的电线立管须分别设置侧向和纵向的支撑。机电设备抗震设计的方法承重吊架与抗震支撑承重吊架抗震支撑承重吊架抗震支撑抗震支撑系统END