劉子熠

（太原市建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)院，山西 太原 030000）

0 引言

在公用及民用建筑設(shè)計(jì)中，當(dāng)前遵循的抗震原則是1989 年規(guī)范提出的“小震不壞、中震可修和大震不倒”的基本原則。這里明確了大震下不發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞，即達(dá)到“生命安全”的一般性情況性能設(shè)計(jì)目標(biāo)。這只是對(duì)建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)提出的基本要求，而暖通設(shè)備專業(yè)通常沒有過多要求。因?yàn)榻ㄖO(shè)備屬于建筑內(nèi)配套設(shè)施，屬于即便震時(shí)遭到破壞仍然可修復(fù)的范圍。在平衡建筑物安全性與經(jīng)濟(jì)性的相對(duì)關(guān)系后不會(huì)被提出過多的要求。在通常的設(shè)計(jì)中，設(shè)備專業(yè)設(shè)計(jì)者并不會(huì)過多考慮地震時(shí)對(duì)建筑設(shè)備的影響。而在某些重要工程，（如醫(yī)院）的抗震建筑設(shè)計(jì)中，不少設(shè)計(jì)者也只是采取基本的設(shè)備減振手段予以應(yīng)對(duì)，并沒有關(guān)注到地震對(duì)建筑設(shè)備的影響，這樣就會(huì)對(duì)這類建筑應(yīng)對(duì)災(zāi)害的能力造成一定的隱患。

根據(jù)《建設(shè)工程抗震管理?xiàng)l例》要求，高烈度設(shè)防地區(qū)的特殊建筑會(huì)采用隔震技術(shù)，在建筑物中設(shè)置隔震層，隔震溝和隔震墊來抵消或減小地震對(duì)建筑物的剪切破壞。相應(yīng)地，建筑中暖通設(shè)備的各個(gè)分系統(tǒng)也應(yīng)配合這些建筑的特殊構(gòu)造做出相應(yīng)的設(shè)計(jì)。這樣才能滿足在震后能夠滿足正常使用要求。

1 建筑采暖系統(tǒng)

建筑采暖系統(tǒng)一般分為散熱器和低溫地板輻射采暖兩種形式，在這類公共建筑中一般會(huì)采用上供下回和下供下回兩種干管系統(tǒng)連接方式。由于隔震建筑的隔震層一般設(shè)于建筑的地下層，隔震建筑抵消地震橫波時(shí)靠隔震墊處的橫向剪切位移來保護(hù)建筑主體的安全，這樣就會(huì)在隔震層處對(duì)穿越的豎向立管提出要求，即豎向立管要可以承受建筑主體在震時(shí)發(fā)生的橫向偏移才能保證系統(tǒng)不會(huì)損壞。

《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51408—2021）[1]第5.5.2、5.5.3 條規(guī)定，穿越隔震層的一般管線在隔震層處應(yīng)采用柔性措施，其預(yù)留的水平變形量不應(yīng)小于隔離縫寬度。穿越隔震層的重要管道，可能泄露有害介質(zhì)或可燃介質(zhì)的管道，在隔震處應(yīng)采用柔性措施，其預(yù)留的水平變形量不應(yīng)小于隔離縫寬度的1.4 倍。

在《建筑結(jié)構(gòu)隔震構(gòu)造詳圖（03SG601—1）》[2]中有管道柔性連接的做法。但是考慮到這類公共建筑物內(nèi)豎向立管一般較多，而過多的柔性連接勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差和故障損壞率上升。所以這類建筑的采暖底部干管宜設(shè)置在隔震層內(nèi)，使底環(huán)干管與上部建筑連接固定，這樣就可以避免每個(gè)采暖干管分別與上部進(jìn)行柔性連接，只在建筑熱力入口處處理與上部干管的橫向變形就可以了。在《建筑結(jié)構(gòu)隔震構(gòu)造詳圖（03SG610—1）》中特別注明，當(dāng)管徑≥100mm 時(shí)，金屬軟管需安裝為L(zhǎng) 型水平管。所以最優(yōu)的處理方式是在熱力管道進(jìn)入建筑主體后，安裝采暖熱力入口計(jì)量裝置并與隔震層下部建筑主體固定，然后橫向安裝滿足建筑隔震偏移形變量的L 型金屬軟管后，再與采暖干立管連接，如圖1 所示。柔性橡膠在長(zhǎng)時(shí)間輸送熱水介質(zhì)可能會(huì)出現(xiàn)加速老化損害，所以采暖系統(tǒng)中柔性連接均應(yīng)采用金屬軟管，并滿足采暖系統(tǒng)的承壓要求和進(jìn)行相應(yīng)的防銹處理。

圖1 隔震層采暖空調(diào)水管金屬軟管連接方法

2 建筑空調(diào)系統(tǒng)

2.1 多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)

多聯(lián)機(jī)采用氟利昂作為制冷劑連接室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管與空調(diào)室外機(jī)的是銅管，銅管具有一定的變形能力，只要在隔震層連接下部系統(tǒng)與上部系統(tǒng)的立管處預(yù)留足夠的變形長(zhǎng)度即可以達(dá)到在地震中保護(hù)系統(tǒng)的作用。

2.2 風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)水系統(tǒng)

風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)水系統(tǒng)的冷熱媒采用水，管道一般采用鍍鋅鋼管，冷媒溫度通常為7/12℃，熱媒溫度通常為60/65℃，管道同樣有承壓要求。這樣，空調(diào)水系統(tǒng)管道在穿越隔震層時(shí)的做法可以同采暖管道的處理方式相同，在橫干管與立干管連接處上設(shè)置相應(yīng)承壓力的L型金屬軟管以抵消地震時(shí)在隔震層產(chǎn)生的對(duì)豎向管道的橫向位移，保護(hù)系統(tǒng)的安全完整性。

2.3 空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)

在隔震建筑中，中央空調(diào)的新風(fēng)系統(tǒng)宜分層獨(dú)立設(shè)置系統(tǒng)，這樣隔震層上下部分系統(tǒng)獨(dú)立，只需要考慮構(gòu)件安裝的穩(wěn)定安全性，系統(tǒng)并不會(huì)在震時(shí)被建筑的橫向位移破壞。對(duì)于設(shè)置集中新風(fēng)機(jī)房立管分層送風(fēng)的新風(fēng)系統(tǒng)和全空氣系統(tǒng)空調(diào)的集中送回風(fēng)管道，穿越隔震層的豎向風(fēng)管勢(shì)必會(huì)在地震中受到建筑物上下主體的相對(duì)位移造成的橫向剪切破壞。個(gè)人認(rèn)為解決方法有以下兩種：

（1）在隔震層內(nèi)豎向風(fēng)道采用柔性風(fēng)管連接，同時(shí)擴(kuò)大土建風(fēng)道，保證柔性風(fēng)管兩側(cè)有大于建筑隔震時(shí)上下主體位移量的空間。由于普通柔性風(fēng)管一般為機(jī)械成型的鋁制或鋁箔制軟風(fēng)管，這類風(fēng)管沒有足夠的耐火性能。故在應(yīng)用這種連接方式時(shí)應(yīng)在柔性風(fēng)管兩端安裝70℃防火閥并做相應(yīng)的防火封堵隔離，用以防止這個(gè)系統(tǒng)中相對(duì)薄弱環(huán)節(jié)損壞時(shí)在火災(zāi)時(shí)造成的危險(xiǎn)隱患，如圖2 所示。

圖2 隔震層風(fēng)道內(nèi)柔性風(fēng)管連接

（2）使用矩形防火伸縮風(fēng)管，矩形防火伸縮風(fēng)管在軸向具有比較大的形變能力。可以用來消除在震時(shí)隔震建筑上下主體發(fā)生相對(duì)位移對(duì)風(fēng)管產(chǎn)生的破壞。這種做法不必?cái)U(kuò)大土建風(fēng)道，但上下土建風(fēng)道位置之間需要滿足至少2 倍的建筑隔震位移量，且脫離土建風(fēng)道的內(nèi)風(fēng)道需要防火處理，且應(yīng)該安裝70℃防火閥保證系統(tǒng)安全，如圖3 所示。

圖3 隔震層風(fēng)道防火伸縮風(fēng)管連接

3 建筑防煙排煙系統(tǒng)

在公共建筑中，采暖，空調(diào)系統(tǒng)都屬于保證建筑舒適性的系統(tǒng)，在隔震建筑暖通設(shè)計(jì)中我們應(yīng)當(dāng)盡量保證其系統(tǒng)在遭遇地震后的完整性。即便震時(shí)系統(tǒng)有部分損壞，其并不會(huì)明顯影響建筑物的使用功能。但是建筑防煙排煙系統(tǒng)是消防系統(tǒng)的重要組成部分，在隔震建筑這種災(zāi)后需要繼續(xù)正常使用的建筑中，更是要起到預(yù)防次生災(zāi)害，保護(hù)人員生命安全的重要作用。所以，在抗震建筑的暖通設(shè)計(jì)中，必須要保證建筑防排煙系統(tǒng)在震后的系統(tǒng)完整性和穩(wěn)定性。這就要求暖通設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)提高重視防排煙系統(tǒng)，合理設(shè)計(jì)，保證安全。

3.1 建筑正壓防煙系統(tǒng)

機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)是利用送風(fēng)機(jī)供給疏散通道中的防煙樓梯間及其前室、無自然通風(fēng)的封閉樓梯間、消防電梯前室或合用前室這些空間以室外新鮮空氣，形成與煙氣擴(kuò)散方向相反的氣流，阻止煙氣向正壓空間擴(kuò)散入侵，以確保疏散通道安全的一種手段措施。

3.1.1 樓梯間的機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)

由于《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（2018 年版）》（GB 50016—2014）[3]6.4.4.3 條規(guī)定建筑的地下或半地下部分與地上部分不共用樓梯間，確需共用樓梯間時(shí)，應(yīng)在首層采用耐火極限不低于2.00h 的防火隔墻和乙級(jí)防火門將地下或半地下部分與地上部分的連通部位完全分隔。地上部分與地下部分樓梯的加壓送風(fēng)系統(tǒng)一般也是分別獨(dú)立設(shè)置的。地上部分樓梯的風(fēng)機(jī)設(shè)置于屋頂，止于一層，不會(huì)與隔震層發(fā)生關(guān)系。因此只需要關(guān)注地下部分的樓梯間加壓送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置。

地下樓梯加壓送風(fēng)系統(tǒng)從室外吸取新鮮空氣經(jīng)過地下風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)正壓風(fēng)機(jī)吹入樓梯間，吸風(fēng)段風(fēng)道會(huì)穿越隔震層，可以采用矩形防火伸縮風(fēng)管連接設(shè)置于隔震溝內(nèi)的剛性風(fēng)管，如圖4 所示。但應(yīng)著重注意的是采用這種做法時(shí)隔震溝內(nèi)凈寬度應(yīng)該保證在安裝矩形風(fēng)管后兩側(cè)均留有大于隔震層在地震時(shí)產(chǎn)生的水平方向位移量的寬度，以保證在地震時(shí)不會(huì)因?yàn)榻ㄖ舷虏糠值南鄬?duì)位移而損壞隔震溝內(nèi)安裝的風(fēng)管。但是由于吸風(fēng)段計(jì)算風(fēng)速通常不大，吸風(fēng)段風(fēng)管尺寸通常也較大，使用這種方法時(shí)隔震溝寬度往往不易滿足其安裝要求。第二種方法就是脫離隔震溝設(shè)置獨(dú)立土建風(fēng)道（圖5），在隔震溝下設(shè)置獨(dú)立的越過隔震溝的獨(dú)立土建風(fēng)道直通室外。土建風(fēng)道與隔震溝下部建筑主體為一個(gè)整體，在地震時(shí)不會(huì)受到上部主體建筑的相對(duì)位移產(chǎn)生的影響，同時(shí)堅(jiān)固的土建風(fēng)道也具有足夠的耐火極限，保證了正壓系統(tǒng)的安全性。而正壓系統(tǒng)的送風(fēng)段一般是直接在機(jī)房?jī)?nèi)連接樓梯間或地下樓梯風(fēng)道，故沒有地震時(shí)被破壞的危險(xiǎn)。

圖4 利用隔震溝設(shè)置出地面風(fēng)道做法

圖5 隔震層下單獨(dú)設(shè)置土建風(fēng)道做法

3.1.2 消防電梯前室和合用前室的加壓送風(fēng)系統(tǒng)

抗震建筑內(nèi)前室的正壓送風(fēng)系統(tǒng)最好可以上下部分獨(dú)立設(shè)置。獨(dú)立設(shè)置的系統(tǒng)安全性穩(wěn)定性會(huì)更高，但會(huì)增加地下機(jī)房，改變建筑布局，占用更多空間。將加壓風(fēng)機(jī)設(shè)置在屋頂，正壓風(fēng)道對(duì)每層前室送風(fēng)的設(shè)置方法則要求豎向風(fēng)管在穿越隔震層時(shí)有足夠的橫向變形能力和變形空間，做法可同集中送風(fēng)系統(tǒng)豎向風(fēng)管穿越隔震層做法。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)則是土建風(fēng)道比通常做法大很多，占用建筑使用空間，或是土建風(fēng)道不擴(kuò)大但上下位置錯(cuò)開，也會(huì)占用一定的使用空間。

3.2 建筑排煙系統(tǒng)

建筑排煙系統(tǒng)用以在建筑火災(zāi)時(shí)排除高溫?zé)煔?，減少火災(zāi)時(shí)煙氣對(duì)人員生命安全的威脅同時(shí)保證疏散空間的能見度，為人員在火災(zāi)時(shí)順利疏散出火場(chǎng)提供保障。

與正壓系統(tǒng)相同的原因，隔震建筑中排煙系統(tǒng)最佳的布置方式也是隔震層上下建筑內(nèi)系統(tǒng)獨(dú)立。獨(dú)立布置時(shí)，地下部分排煙系統(tǒng)與隔震層發(fā)生關(guān)系的是排煙風(fēng)機(jī)后到出地面風(fēng)口的煙氣排出段。由于隔震溝內(nèi)無法設(shè)置土建風(fēng)道側(cè)壁，所以排煙風(fēng)道采用通過隔震溝出地面的方式時(shí)除了隔震溝寬度要滿足風(fēng)道兩側(cè)空間大于變形位移量，排煙風(fēng)管還必須采用防火伸縮保溫風(fēng)管，以達(dá)到消防要求的耐火隔熱性和完整性。但最好的設(shè)置方式仍是設(shè)置圖5 中的獨(dú)立土建風(fēng)道作為煙氣排出段，這樣系統(tǒng)的安全性更有保證。

由于排煙系統(tǒng)排出的是火場(chǎng)產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，故如使用豎向風(fēng)管，屋頂安裝排煙風(fēng)機(jī)的方式布置系統(tǒng)時(shí)，則應(yīng)注意不可使用普通柔性風(fēng)管連接隔震層上下立風(fēng)管而必須使用防火伸縮風(fēng)管。如使用上下錯(cuò)位風(fēng)道的連接方式，則還應(yīng)注意脫離土建風(fēng)道的金屬風(fēng)管的防火保溫和防火伸縮風(fēng)管使用保溫型，在脫離土建風(fēng)道處還應(yīng)做滿足相應(yīng)耐火極限的防火封堵。

4 結(jié)語

由于隔震建筑的特殊性是要保證在地震后保證建筑的正常使用，如醫(yī)院要保證應(yīng)急醫(yī)療功能，學(xué)校，幼兒園等建筑不但具有震時(shí)保護(hù)生命的功能，還有災(zāi)后臨時(shí)保障安置功能，而應(yīng)急指揮場(chǎng)更是要起到災(zāi)后應(yīng)急指揮作用。這些都是在震后第一時(shí)間需要保證使用的功能性建筑。在設(shè)計(jì)過程中，我們應(yīng)當(dāng)考慮到各種系統(tǒng)，尤其是保障安全的系統(tǒng)在隔震建筑中的抗震安全性。除了從系統(tǒng)設(shè)置方面適應(yīng)隔震建筑的特點(diǎn)，還應(yīng)著眼于安裝方式和施工質(zhì)量。如支吊架的抗震安裝方式是為了防止震時(shí)設(shè)備管道跌落，同時(shí)保護(hù)人員生命安全和設(shè)備系統(tǒng)完整等。只有從各個(gè)環(huán)節(jié)都考慮并配合適應(yīng)了隔震建筑的特點(diǎn)，考慮并解決掉所有會(huì)產(chǎn)生的問題，才能使隔震建筑在地震后仍可正常使用，從而實(shí)現(xiàn)其應(yīng)有的功能。