萬(wàn)里鵬，周洋，王強(qiáng)

（中機(jī)中聯(lián)工程有限公司，重慶 400039）

建筑物內(nèi)安裝的機(jī)電管線，傳統(tǒng)的安裝固定方式是解決管線因自身重力而產(chǎn)生的強(qiáng)度問(wèn)題，僅考慮了豎直方向的重力支撐。影響傳統(tǒng)支吊架設(shè)置的因素主要為管線最大跨度和相鄰支撐點(diǎn)間距，在工程設(shè)計(jì)中，只要綜合考慮這兩個(gè)因素，就能確定最優(yōu)的管線支吊解決方案。而國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50981-2014《建筑機(jī)電工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》強(qiáng)制要求對(duì)抗震設(shè)防烈度在6度及以上的建筑機(jī)電工程進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的管線支吊方式已不能滿足要求。規(guī)范實(shí)施5年來(lái)，機(jī)電管線抗震支吊方案已廣泛應(yīng)用于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)形式的民建、公建領(lǐng)域。而在工業(yè)領(lǐng)域的鋼結(jié)構(gòu)廠房?jī)?nèi)，因支吊點(diǎn)設(shè)置相對(duì)困難，造成抗震支吊架設(shè)計(jì)難度增加。本文將介紹鋼結(jié)構(gòu)廠房?jī)?nèi)機(jī)電管線抗震支吊架的設(shè)計(jì)流程及重點(diǎn)，為工廠設(shè)計(jì)相關(guān)從業(yè)人員提供一些有益的參考。

表1 常見(jiàn)架空敷設(shè)管線跨距表

1 管線支吊方案設(shè)計(jì)

1．1 荷載收集

工程進(jìn)入施工圖設(shè)計(jì)階段的首要任務(wù)，就是根據(jù)工藝輸入資料，確定廠房的機(jī)電管線的種類(lèi)、大致規(guī)格和走向。區(qū)別于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)廠房，鋼結(jié)構(gòu)廠房對(duì)荷載要求更加敏感，荷載直接決定用鋼量并對(duì)工程造價(jià)有更大影響。因此，我們需要將廠房?jī)?nèi)全部架空敷設(shè)的管線進(jìn)行荷載估算，匯總后提交給鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員建模。需要注意的是，匯總設(shè)計(jì)并非簡(jiǎn)單的荷載疊加，我們需要根據(jù)廠房結(jié)構(gòu)形式和管線跨度，對(duì)各種管線的走向進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，形成管線集中通道，并確定管線支吊架的大致方案，這是荷載收集階段的主要任務(wù)。

1．2 確定吊掛方案

鋼結(jié)構(gòu)廠房常見(jiàn)機(jī)電管線主要有給水、消防、供暖、通風(fēng)、空調(diào)、電纜橋架、母線、天然氣、熱力、壓縮空氣及其他各種工藝氣體、液體類(lèi)管道。室內(nèi)架空敷設(shè)的管線一般采用綜合管架敷設(shè)，綜合管架的設(shè)置間距要考慮各種管線的跨距、支吊點(diǎn)限制條件等因素。常見(jiàn)管線跨距見(jiàn)表1。

綜合管架要與廠房主體鋼結(jié)構(gòu)可靠連接和錨固，連接錨固點(diǎn)的選擇決定了吊掛方案的合理與否。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑物的管線一般都能從梁、板或柱上生根支吊點(diǎn)，而鋼結(jié)構(gòu)廠房由于空間更大，常見(jiàn)的建筑高度9～15m、柱距6～10m，所以支吊點(diǎn)的選取會(huì)相對(duì)困難。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用抗震支吊架的管線基本涵蓋了大部分管線類(lèi)型，抗震支吊架設(shè)計(jì)幾乎成為必選項(xiàng)。根據(jù)國(guó)標(biāo)圖集18R417-2《裝配式管道支吊架（含抗震支吊架）》，抗震支吊架的抗震功能由側(cè)向和縱向支撐來(lái)實(shí)現(xiàn)，實(shí)際應(yīng)用為側(cè)向抗震吊架、雙向抗震吊架和防晃吊架。支吊點(diǎn)的設(shè)置位置一般會(huì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有直接影響。表2總結(jié)了不同類(lèi)型鋼結(jié)構(gòu)廠房抗震支吊架的設(shè)置方法。

表2 鋼結(jié)構(gòu)廠房抗震支吊架設(shè)置方案

1．3 提出設(shè)計(jì)需求

確定了抗震支吊架設(shè)置方案后，需要向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員提出相關(guān)設(shè)計(jì)需求。設(shè)計(jì)需求資料主要包括管線荷載平面布置圖和抗震支吊點(diǎn)布置圖，其中抗震支吊點(diǎn)布置圖還需明確水平地震力荷載，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50981-2014《建筑機(jī)電工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.4.5條的公式進(jìn)行計(jì)算。提出設(shè)計(jì)需求的目的，是讓結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計(jì)人員在建模階段就把各種荷載考慮進(jìn)去，避免后期因荷載增加或變更而造成的較大工作量的設(shè)計(jì)返工。

2 抗震支吊架施工圖設(shè)計(jì)

2．1 確定支吊架間距及型式

水平管線側(cè)向及縱向抗震支吊架間距根據(jù)規(guī)范公式8.2.3計(jì)算，與抗震支吊架最大間距l(xiāng)0、水平地震力綜合系數(shù)αEk和抗震斜撐角度調(diào)整系數(shù)k有關(guān)。當(dāng)αEk＞1.0或斜撐角度小于45°時(shí)，支吊架需加密。典型的柱上抗震支架和梁下抗震吊架如圖1所示。

圖1 鋼結(jié)構(gòu)廠房抗震支吊架設(shè)置方案

對(duì)生根于鋼結(jié)構(gòu)廠房屋面構(gòu)件的支吊架，其型式和抗震固定方式同樣可以參考上圖，在屋架鋼梁、屋面支撐、屋面檁條上選擇合適的錨固連接點(diǎn)。需要注意的是，屋面構(gòu)件對(duì)荷載相對(duì)敏感，需要在荷載匯總階段向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員提出盡量準(zhǔn)確的資料，有利于對(duì)需要加強(qiáng)的檁條和屋面支撐作出經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)?？拐鹬У跫艿脑O(shè)置除了滿足規(guī)范要求，還應(yīng)與構(gòu)件布置、柱網(wǎng)布置相協(xié)調(diào)，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)美觀、便于施工安裝的原則。

2．2 支吊架構(gòu)件選型設(shè)計(jì)

抗震支吊架的所有構(gòu)件均要求采用成品構(gòu)件，即裝配式支吊架，傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)焊接的型鋼支吊架已不能滿足規(guī)范要求?？拐鹬У跫艿闹饕獦?gòu)件包括錨栓、C型槽鋼（用作底座、立柱、橫梁、連接件、斜撐）及管架等?？拐鹬У跫茉O(shè)計(jì)需要繪制節(jié)點(diǎn)詳圖，其構(gòu)件的選型設(shè)計(jì)，可以依據(jù)18R417-2《裝配式管道支吊架（含抗震支吊架）》進(jìn)行，但實(shí)際由于構(gòu)件種類(lèi)數(shù)量眾多，工作量會(huì)比較大。可以采用的方式是，將構(gòu)件選型設(shè)計(jì)交給成品支吊架廠家負(fù)責(zé)。設(shè)計(jì)方負(fù)責(zé)提供管線荷載、支吊架布置方案，并進(jìn)行最終驗(yàn)算復(fù)核。

2．3 支吊架受力驗(yàn)算

抗震支吊架布置圖和節(jié)點(diǎn)圖完成后，還需要對(duì)其進(jìn)行受力驗(yàn)算。受力驗(yàn)算只需考慮水平地震作用。地震力作用下需作強(qiáng)度驗(yàn)算的構(gòu)件包括：受壓斜撐、吊桿、各類(lèi)錨栓等。受力驗(yàn)算結(jié)果一般以計(jì)算書(shū)形式提供。計(jì)算書(shū)主要包括以下內(nèi)容：工程信息：管線組成及規(guī)格、支吊架編號(hào)；構(gòu)件信息：豎向額定荷載、側(cè)向額定荷載、縱向額定荷載；支撐信息：吊桿、斜撐的規(guī)格和最大承載力，斜撐角度，吊桿長(zhǎng)細(xì)比等；錨栓信息：安裝方向、鉆頭直徑、有效錨固深度、安裝扭矩、抗拉和抗剪承載力等；抗震支吊架節(jié)點(diǎn)詳圖；

校核信息：抗震支吊架最大間距l(xiāng)0、水平地震力綜合系數(shù)αEk、側(cè)向計(jì)算荷載、縱向計(jì)算荷載。

3 施工注意事項(xiàng)

抗震抗震支吊架與與鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)采用焊接或螺栓連接。采用焊接連接時(shí)，應(yīng)注意被連接結(jié)構(gòu)體是否允許有焊接。采用螺栓連接時(shí)，應(yīng)注意采用震動(dòng)工況下防松動(dòng)的雙螺帽緊固。側(cè)向、縱向抗震支吊架的斜撐安裝，垂直角度宜為45°，且不得小于30°。配套安裝金屬管道的管卡內(nèi)需配惰性橡膠內(nèi)襯墊，以達(dá)到絕緣、防震、降噪（降噪至少達(dá)到8dB）的效果。同時(shí)，還應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境，對(duì)抗震支吊架構(gòu)件表面進(jìn)行防腐處理。成品抗震支吊架安裝時(shí)，需要有廠家的技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。機(jī)電管線安裝到抗震支吊架上時(shí)，應(yīng)注意協(xié)調(diào)施工，不允許出現(xiàn)誰(shuí)先進(jìn)場(chǎng)誰(shuí)占領(lǐng)有利安裝位置的情況，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙的管線排布施工。當(dāng)抗震構(gòu)件妨礙管線安裝敷設(shè)時(shí)，可以臨時(shí)拆除，待管線安裝完畢再安裝還原。

4 結(jié)語(yǔ)

鋼結(jié)構(gòu)廠房抗震支吊架的設(shè)計(jì)，需要綜合考慮支吊點(diǎn)位置、用鋼量控制以及整體協(xié)調(diào)美觀性。設(shè)計(jì)人員在施工圖開(kāi)始階段就要確定布置方案，這需要一定的設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)積累。理順抗震支吊架設(shè)計(jì)思路，掌握好設(shè)計(jì)重點(diǎn)及施工注意事項(xiàng)，可以有效地減少施工階段的返工，并能保證系統(tǒng)抗震安全，為打造一個(gè)優(yōu)質(zhì)工程奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。