任翾

銀川中房物業(yè)集團(tuán)股份有限公司 寧夏 銀川 750000

1 隔震建筑隔震原理分析

隔震建筑隔震主要是在建筑底部（或?qū)娱g位置）進(jìn)行隔震裝置的設(shè)置，隔震裝置多由上部結(jié)構(gòu)、隔震層、下部結(jié)構(gòu)組成。隔震建筑隔震本質(zhì)上是通過(guò)隔震裝置的設(shè)置，分離上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)，阻斷地震動(dòng)能量向上層傳遞渠道。一般隔震裝置阻尼較大，可在吸收地震能量的同時(shí)，降低建筑結(jié)構(gòu)承受地震作用力，確保建筑物自始至終處于彈性運(yùn)作狀態(tài)。同時(shí)隔震裝置水平剛度處于較小的水平，可以延遞結(jié)構(gòu)物基本周期，減小建筑結(jié)構(gòu)物自身加速度反應(yīng)，為建筑結(jié)構(gòu)安全提供保障[1]。

2 隔震建筑中給排水管道布置特點(diǎn)

2.1 柔性敷設(shè)

隔震建筑中存在隔震層，建筑上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)完全分離，一旦發(fā)生地震，隔震建筑的上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)之間會(huì)發(fā)生較大位移。此時(shí)，為避免建筑給排水管道在上下部結(jié)構(gòu)位移過(guò)程中被扯斷，需要根據(jù)國(guó)標(biāo)GB50011的要求，對(duì)穿越隔震層的給排水管道進(jìn)行特殊處理。即采用柔性敷設(shè)方式，促使穿越隔震層的給排水管道（包括生活排水管、消火栓給水管道、自動(dòng)噴水給水管道、生活給水管）適應(yīng)建筑上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)的水平位移，達(dá)到“小震無(wú)感、中震不壞、大震可修”的效果。

2.2 支架固定

隔震建筑中，給排水管道與上部建筑連接位置、下部建筑連接位置均采用支架固定方式。其中給排水管道與上部建筑連接位置采用懸吊固定支架；而給排水管道與下部建筑連接位置采用落地固定支架。對(duì)于同一根給排水管道，2根隔震軟連接中間固定方式為吊桿吊架。支架固定方式可以在滿足建筑給排水隔震變形要求的同時(shí)，減少維修成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 順直安裝

隔震建筑中，給排水管道穿越隔震層時(shí)需保證軟管平順或垂直無(wú)扭曲，控制給排水管道運(yùn)行過(guò)程安全。同時(shí)，確保出現(xiàn)超過(guò)抗震級(jí)別地震時(shí)，給排水管道滿足建筑物整體抗震偏移量要求，減少泄露風(fēng)險(xiǎn)，降低經(jīng)濟(jì)、安全損失。

3 隔震建筑中給排水管道穿越隔震層需解決的問(wèn)題

3.1 管道易堵塞

隔震建筑原有下水管道由業(yè)主家經(jīng)樓下商網(wǎng)通向室外排水井，整體給排水管道敷設(shè)方式為地埋方式（深度2.5m）。對(duì)于上部結(jié)構(gòu)排水，根據(jù)其重力排水的特點(diǎn)，在排水管穿越隔震層時(shí)，將污水收集井（或集水坑）設(shè)置在隔震層下部，促使上部重力排水直接排送到污水收集井（或集水坑），隨后提升出戶。這一排水方式為重力排水，重力排水演變?yōu)閴毫ε潘蛘咚须s質(zhì)在軟連接拐彎位置沉積堵塞管道，導(dǎo)致管道內(nèi)存在多處塌陷、堵塞，影響正常使用。

3.2 檢查維修不便

隔震建筑中，隔震建筑部分排水管道數(shù)量多，分布位置不均，使用集中收集再穿越隔震層出戶的方式排水直接導(dǎo)致穿越隔震層給排水管道維修不便。一旦開(kāi)展給排水管道維修作業(yè)，就需破壞隔震層與商網(wǎng)內(nèi)地面，影響商戶正常營(yíng)業(yè)[2]。

3.3 管線形變風(fēng)險(xiǎn)大

單層建筑面積較大，包含給排水管道較多，分散不均，受剪切力、伸縮力等多力作用，形變風(fēng)險(xiǎn)較大。比如，在給排水立管穿越隔震層時(shí)，與隔震層相交的平面上易出現(xiàn)相對(duì)水平位移，促使立管產(chǎn)生剪切力拉扯管道沿立管中心線偏轉(zhuǎn)，在地震力達(dá)到設(shè)計(jì)限度后可對(duì)立管產(chǎn)生角向扭曲；再如，給排水排出橫管垂直穿越主體建筑和處于地下室底板位置的隔震層，將產(chǎn)生軸向伸縮力與角向剪切力，在各力超出設(shè)計(jì)限度時(shí)橫管將發(fā)生形變。

4 隔震建筑中給排水管道穿越隔震層的補(bǔ)償策略

4.1 設(shè)置隔震軟連接

為避免穿越隔震層給排水管道堵塞，將隔震軟連接設(shè)置在重力排水管、污水收集井連接位置（或排水出戶）位置，隔震軟連接為插接式排水專用隔震軟連接。插接式抗震軟連接包括內(nèi)管體（內(nèi)管管體、一端內(nèi)管球形管頭）、外管體（外管管體、一端球形管頭）、內(nèi)管安裝組件（內(nèi)管連接法蘭、內(nèi)管壓蓋、安裝腔、插孔）、外管安裝組件（外管連接法蘭、內(nèi)管壓蓋、安裝腔、插孔）幾個(gè)部分，在內(nèi)管安裝盒體的內(nèi)管連接法蘭與安裝腔、插孔均連通，外管安裝盒體的外管連接法蘭、安裝腔、插孔相連通。利用插接方式，促使內(nèi)管球形管頭嵌入安裝腔，可360°旋轉(zhuǎn)。而外管球形管頭嵌入外管安裝腔并設(shè)置收徑，內(nèi)外管管頭、安裝腔之間均設(shè)置密封件（四氟密封圈）。同時(shí)將1個(gè)及以上帶密封圈安裝槽安裝于內(nèi)管管體、外管管體自由端。進(jìn)而利用螺紋連接方式，連接外管安裝盒體與外管壓蓋、內(nèi)管安裝盒體與內(nèi)管壓蓋。最后，利用密封承插方式，連接內(nèi)管管體自由端、外管管體自由端，促使內(nèi)管管體自由端、外管管體自由端在地震來(lái)臨時(shí)自由伸縮（內(nèi)管管件插入外管管件內(nèi)的距離長(zhǎng)短變化），同時(shí)內(nèi)管安裝盒體與球形管頭、外管安裝盒體與球形管體自由旋轉(zhuǎn)一定角度，將破壞作用降低到最小水平。

對(duì)于給水管道，則根據(jù)單層建筑內(nèi)分單位、分商住戶供水要求，設(shè)置若干豎向分區(qū)，在建筑隔震層進(jìn)行給水管道、熱水供水橫干管設(shè)置，并采用固定支架與下部結(jié)構(gòu)連接；消火栓系統(tǒng)供水環(huán)管、自動(dòng)噴水系統(tǒng)供水橫干管則設(shè)置在地下一層；豎向供水干管需穿越隔震層，與供水橫干管同側(cè)的供水立管、與供水橫干管不同側(cè)的供水立管分別采用不隔震連接、隔震連接[3]。隔震連接為直接豎向安裝隔震軟連接，隔震軟連接管道劃分為2個(gè)部分，其中一個(gè)部分經(jīng)固定支管與上部結(jié)構(gòu)相連，另外一個(gè)部分經(jīng)固定支管與下部結(jié)構(gòu)相連，以固定支架為載體吸收地震內(nèi)的管道位移。

4.2 設(shè)置維修檢查口

4.2.1 準(zhǔn)備材料。在隔震建筑給排水管道穿越隔震層前，準(zhǔn)備24mΦ100柔性鑄鐵管道以及50mΦ150柔性鑄鐵管道、80mΦ200柔性鑄鐵管道，同時(shí)準(zhǔn)備36個(gè)Φ100檢查口與10個(gè)Φ200檢查口，45°彎頭（Φ100、Φ150、Φ200）、三通（Φ100、Φ150、Φ200）、法蘭盤(pán)（Φ100、Φ150、Φ200）、膠圈（Φ100、Φ150、Φ200）、支架（Φ40角鐵）、檢查井、UPVCΦ100排氣管等材料。

4.2.2 斷開(kāi)管道。斷開(kāi)通往隔震建筑商網(wǎng)隔震層管道是隔震建筑中給排水管道穿越隔震層的第一步。在斷開(kāi)通往隔震建筑網(wǎng)隔震層管道期間，技術(shù)人員應(yīng)廢棄原有下水管道（包括衛(wèi)生間、廚房），沿著由東向西（或由西向東）的方向進(jìn)行線路的重新排布。

4.2.3 敷設(shè)主管。隔震建筑中給排水管道主管為Φ150～Φ200鑄鐵管道，在主管穿越隔震層位置分道安裝檢查口（或者設(shè)置閥門(mén)），促使全部下水主管匯集到車庫(kù)。同時(shí)，進(jìn)行排氣管的安裝，在排氣管位置加裝排風(fēng)扇、排水器，以便將污水排到室外污水井（或化糞池），最終排向市政管網(wǎng)。

4.2.4 室外施工。在室外管道敷設(shè)位置，挖掘機(jī)機(jī)械開(kāi)挖溝槽，將Φ200鑄鐵排水管安裝到溝槽內(nèi)，與室內(nèi)排水管道相連，另外一端與下水井、化糞池相連（見(jiàn)圖1）。同時(shí)開(kāi)挖1口成品檢查井（見(jiàn)圖2）、1口下水井，并進(jìn)行1座容量大于等于30m3化糞池的砌筑。

圖1 室外施工

圖2 排水井施工

在室外施工結(jié)束后，技術(shù)人員可以對(duì)管道固定措施、連接部位進(jìn)行檢查，確定管道穩(wěn)固、連接可靠后，將2個(gè)壓力表分別設(shè)置在最低灌水點(diǎn)、最高灌水點(diǎn)，經(jīng)金屬軟管連接全部供回水管道，連接位置為管井位置。以一個(gè)較為緩慢的速度，由管段最低位置將水體注入管道，由低處向高處封堵溢水管道末端，排除管道空氣。注滿水后，緩慢啟動(dòng)電動(dòng)泵，在10min～15min時(shí)間內(nèi)將壓力升高至管道工作壓力的1.5倍（不小于0.6MPa），穩(wěn)定60min，觀察壓力下降情況，確保壓力下降幅度小于0.05MPa。

4.3 設(shè)置補(bǔ)償器

隔震建筑中，設(shè)置補(bǔ)償器是降低立管、橫管變形的主要方式。

4.3.1 橫管補(bǔ)償器。同一平面內(nèi)，橫管穿越主體建筑與外墻之間隔震層時(shí)，穿越隔震層的兩端母管與隔震層兩側(cè)分別相連，中間則為隔震柔性管道。在地震力的作用下，母管一端、另外一端發(fā)生水平方向相對(duì)位移。此時(shí)，柔性管道補(bǔ)償器同時(shí)出現(xiàn)角向、軸向位移，在補(bǔ)償器最大軸向拉伸位移位置為承受拉力最大位置，承受壓力最大位置則為最大角向位移位置，整個(gè)過(guò)程與立管補(bǔ)償變形一致。在橫向柔性管道節(jié)點(diǎn)角向位移小于最大角位移量時(shí)，對(duì)補(bǔ)償器材料彎曲度具有更高的要求，為避免補(bǔ)償器彎曲度不足引發(fā)的軟管受損以及給排水管線位移，應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)隔震的柔性軟管補(bǔ)償器。柔性軟管補(bǔ)償器增加長(zhǎng)度m為水平方向發(fā)生最大位移時(shí)補(bǔ)償器長(zhǎng)度與補(bǔ)償器不發(fā)生位移時(shí)的長(zhǎng)度之差，與隔震支座最大允許位移（d）、補(bǔ)償器安全系數(shù)（K）、補(bǔ)償器最大角向位移（a）具有一定關(guān)系。計(jì)算公式如下：

在考慮橫向柔性管道補(bǔ)償器最大拉伸長(zhǎng)度的基礎(chǔ)上，結(jié)合水力學(xué)中管壁對(duì)水流的阻力與水壓、管材、黏滯系數(shù)之間的關(guān)系，選擇金屬波紋管作為橫管補(bǔ)償，穿越隔震溝時(shí)則采用橡膠軟管補(bǔ)償。

4.3.2 立管補(bǔ)償器。對(duì)于立管補(bǔ)償器，因立管垂直穿越隔震層平面時(shí)易在地震力作用下出現(xiàn)上管段、下管段相對(duì)位移，因此，可以在隔震平面上管段、下管段之間設(shè)置變形補(bǔ)償器。立管上下管段、沿著上下管段之間補(bǔ)償器變形分別表現(xiàn)為角向位移、軸向位移，因此，為確定地震力作用下立管上補(bǔ)償器總長(zhǎng)度L，可以綜合考慮隔震支座最大允許位移（d）、補(bǔ)償器安全系數(shù)（K）、補(bǔ)償器的最大角向位移（a）。計(jì)算公式為：

得到地震力作用下立管上補(bǔ)償器總長(zhǎng)度后，將其減去補(bǔ)償器在未受地震力作用下的總長(zhǎng)度，可以得到水平方向上發(fā)生最大位移時(shí)的補(bǔ)償器允許伸長(zhǎng)量最大值。

在建筑立管所選材料為金屬波紋管、補(bǔ)償軟管材質(zhì)為橡膠時(shí)，忽略材料允許彎曲半徑下因彎曲造成的長(zhǎng)度變化，補(bǔ)償軟管最大角位移與補(bǔ)償軟管接管長(zhǎng)度（B）、圓周率（π）、補(bǔ)償軟管允許彎曲半徑（R）具有一定關(guān)系。計(jì)算公式為：

根據(jù)式-3，確定立管補(bǔ)償軟管彎曲半徑。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隔震建筑中，給排水管道布置具有柔性連接的特點(diǎn)。在給排水管道穿越隔震層時(shí)，易出現(xiàn)形變、堵塞、維修不便等問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題，技術(shù)人員可以根據(jù)隔震建筑設(shè)計(jì)規(guī)范，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，在適宜的位置設(shè)置給排水管道抗震軟連接，增設(shè)檢查口，并設(shè)置補(bǔ)償器，降低管線相對(duì)位移導(dǎo)致的管線損壞概率，為管線安全運(yùn)行提供保障。