抗震支架为何能抵御地震作用力?详解其抗震斜撑作用及应对不同地震波原理
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- 2025-04-16
- 钢结构资料库
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抗震支架为什么能抵御地震作用力?
地震是在地壳释放能量的过程中所引发的。它会通过地震波来对人类的生活产生影响,甚至造成破坏。
地震波可分为纵波(P 波);地震波可分为横波(S 波);地震波可分为面波(L 波)。
纵波属于推进波,使地面发生上下的震动,破坏性相对较弱;
横波属于剪切波,它会使地面出现前后左右的抖动,并且破坏性比较强;面波是纵波和横波在地表相遇后被激发而产生的混合波,其破坏性是最强的。
重力支吊架能够起到抵抗和缓解垂直地震力(也就是纵波)的作用。而抗震支吊架凭借其独特的斜撑结构,能够显著地抵抗和缓解水平地震力(即横波)。
抗震支吊架的抗震斜撑有什么作用?
上面说到抗震支吊架是借助抗震斜撑的加固来发挥抗震作用。抗震斜撑的存在,让原本在水平方向上没有束缚的管道支吊架系统,在地震发生时能够做到安全可靠,避免管道支吊架系统垮塌掉落,进而防止引发严重的次生灾害。
我们可以通过简单的图片来理解:
从上图中可以明显看出,抗震斜撑对整体支架有斜向上的拉力作用。依据力的分解原则,这个斜向上的拉力能够被分解为一个水平力 Fx 和一个垂直力 Fy。其中,水平力是水平地震作用的荷载效应值,垂直力是重力作用的荷载效应值。
在实际中应用时,抗震斜撑具有“抗震”的作用,并且也是依据上述原理。如果没有设置抗震斜撑,可参考下图的效果。
斜撑与承载重力有否关系?
从第 2 点能够得知,在力学方面,抗震斜撑具备一定的重力荷载效应。并且,管道支吊架系统所承载的重力倘若越大,那么抗震斜撑所承受的重力效应值也就会越大。因此,斜撑的抗震作用与承载重力确实有着一定的关联。
但是,我们需要留意一点,抗震支吊架的主要功能是“抗震”,而不是“承载”。抗震支吊架安装有一个前提,那就是重力支吊架必须符合相关条件,能够承担起垂直方向上所有管道以及介质等因素所产生的重力作用,也就是说,即便不考虑抗震支吊架上的重力作用,也能够满足其功能需求。通俗来讲,可以概括为:抗震斜撑存在重力作用。然而,在进行设计和计算时,我们暂时不将抗震支吊架的重力效应纳入考虑范围,也就是不考虑重力共架。(特例除外,在某些空间狭小的地方可能会出现重力共架的情况。)
抗震连接件有哪些功能?
抗震连接件一般有如下几种形式:
我们可以知道,抗震连接构件大多采用铰链形式。地震发生时,它能提供类似缓冲的功能,避免纯刚性连接可能导致的拉断。
抗震连接构件与混凝土建筑结构连接的部位什么是钢结构支架配管,通常会使用后扩底锚栓。后扩底锚栓具有良好的锚固作用,并且其连接强度比常规的膨胀螺栓要高。
建筑机电抗震系统的组成包含防震钢吊件与支撑。
抗震支架如何进行区分呢?抗震支架、管廊支架、光伏支架、综合支架等诸多支架类型,着实让人看得眼花缭乱。支架的名称一般是根据其功能、应用场景等进行命名的,并且依据其安装方式,支架还可以分成成品支架和非成品支架。
01
成品支架
成品支架是生产出来的支架,它是完整的。它由成品槽钢、管束、配件这三种系统按照设计样式组合而成,是一种支撑结构,用于工厂批量生产。
成品支架能够依据不同的外界环境需求,在施工现场无需进行焊接操作,也无需打孔,就可以直接进行安装和使用。在部分情况下,只需要进行简单的切割操作。
02
非成品支架
同理,非成品支架是指生产出来的支架并不完整,不是可以直接使用的产品。这就是我们平常所说的支吊架传统做法,并且一直以来这也是行业的普遍做法,目前在建筑工程中仍然有大量的沿用这种做法。
非成品支架通常需要在工地现场对钢材进行二次加工。具体来说,要进行剪断操作,接着进行焊接,然后进行冲孔。只有完成这些步骤后,才能进行安装。这种方式不仅耗费人力物力,最为关键的是容易导致安装时出现误差,甚至会引发安全隐患。
那么问题来了
抗震支架、管廊支架、光伏支架、综合支架等等...
属于成品支架还是非成品支架呢
只要是“完整即可安装的支架产品”
就可以称之为“成品支架”
长期以来,支架名称出现了许多衍生的情况,有不同的命名组合。例如有消防支架、电缆支架、光纤支架等。这些名称是因为其用途而衍生出来的。并且由于行业的发展和使用的需要,就习惯性地一直沿用下来了。
支架行业中支架名称繁多且让人眼花缭乱,这是行业发展过程中较为常见的一个问题。目前对于支架名称尚未有统一的标准,所以在我看来,这并没有绝对的对错之分,只要区分得有道理、划分得有依据就可以了。
抗震支架是如何被认可的?
曾经有一段时期,抗震支架行业处在较为尴尬的境地。在外出跑业务时什么是钢结构支架配管,很多人压根就不了解抗震支架究竟是什么,亦或是根本就没把抗震支架放在心上。
常常听到他人这样讲:抗震支架的意义不大。在地震来临之际,房子都已经倒塌了,那还要抗震支架有什么用呢?即便房子没有倒塌,抗震支架能确保机电系统的功能不会丧失吗?
让我们好好认识一下抗震支架
在现代建筑施工过程中,加入建筑抗震技术。这样一来,建筑本体的抗震性能得以提高。在遭遇地震力作用时,建筑依旧能够保持稳固而不倒塌。
当地震来临之时,电线、管道、消防系统等机电设备坠落,引发了如火灾、坠落物、泄露等二次伤害,这些二次伤害所导致的二次人员伤亡比例占了伤亡总数的一半以上。并且,地震力使得我们的消防系统、给水系统以及报警系统失效或坠落,从而造成了更大的人员伤亡。
因此,在现有的抗震技术里加入抗震支架,这样做可以加强建筑本体的抗震性能。同时,也能够对机电设备起到保护作用,避免因为意外情况而使设备坠落,进而避免造成二次伤亡。
建筑本体具备高性能抗震的基础,机电设备的抗震需要配套实施,而抗震支架的使用能够对机电设备的抗震性能提供可靠保证。
如今,有许多业主单位主动前来了解抗震支架,并且要求进行项目合作。在短短的几年时间里出现了这样的转变,这一方面得益于各位抗震支架同仁的坚守,另一方面也有国家对于抗震减灾事业的决心在起作用。
目前,抗震支架在建筑工程中的作用已被广泛认可。抗震支架能够应用于建筑工程系统中,也能够应用于建筑电气工程系统中,还能够应用于太阳能光伏系统中,以及地铁支架系统等系统中。
建筑抗震
建筑抗震包含两个部分,一是建筑结构抗震,二是建筑非结构构件抗震,三是建筑机电设备抗震。
建筑结构的抗震工作起步较早,同时建筑非结构构件的抗震工作也起步较早。目前,建筑结构抗震和建筑非结构构件抗震都已有了较为成熟的设计以及施工验收规范。而建筑机电设备的抗震设防工作,正处在蓬勃发展、刚刚兴起的阶段。
如今抗震支吊架在机电抗震领域得到广泛应用。抗震支吊架由锚固体、加固吊杆、抗震连接构件以及抗震斜撑构成。它能够起到限制机电设备位移的作用,也能减少震动,还可以将荷载传递到承重部位。
如何鉴定建筑物是否要进行建筑抗震?
建筑抗震性问题对于工程建设而言是复杂且繁琐的。倘若忽视建筑抗震规划、设计以及施工等任何一个施工环节,都有可能致使建筑的抗震能力降低,进而引发无法挽回的后果。所以,建筑抗震是必须予以关注的问题。
建设工程达到设计使用年限仍需继续使用,或者改变原设计使用功能且可能影响抗震性能,就应进行抗震性能鉴定。
以下已经建成的建设工程,若未采取抗震设防措施或者未达到现行抗震设防标准,并且未被列入拆除、改造计划,就应当进行抗震性能鉴定。
(1)重大建设工程;
可能会发生严重的次生灾害的建设工程;可能会对抗震救灾、避难疏散产生影响的建设工程。
(3)地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建设工程;
有具有重大历史价值的建设工程;有具有科学价值的建设工程;有具有艺术价值的建设工程;有具有重要纪念意义的建设工程。
办公楼是人员密集的公共建筑。
建设工程的所有权人应当委托具备相应资质等级的设计单位来进行抗震鉴定。倘若需要进行检测,那么设计单位就应当委托具有资质的工程质量检测机构。
抗震鉴定结果要对建设工程是否需要进行抗震加固作出判定,同时也要对建设工程是否存在严重抗震安全隐患作出判定。
建筑机电抗震支架的安装解析
近年来,我国多地相继出现强震,这给人民造成了巨大的损失,老百姓深受其害。怎样才能确保建筑在地震时不会发生像雪崩般的倒塌呢?怎样才能保证地震时结构不会出现整体崩溃的情况呢?又怎样才能尽量降低因地震引发的建筑结构次生灾害对人员伤亡和经济损失的影响呢?这些都成为了当前研究抗震工作的最为重要的方面。而建筑机电抗震在整个建筑结构抗震过程中起着极为关键的作用。
建筑机电工程里,抗震支吊架已经开始被强制使用。建筑机电行业在抗震领域有了相应的国家标准,这个国家标准明确地规定了抗震支架的设置以及设计。
国家在 2014 年 10 月 9 日发布了 GB 50981-2014《建筑机电工程抗震设计规范》。此规范于 2015 年 8 月 1 日开始实施。规范的总则 1.0.1 内容如下:
为贯彻《中华人民共和国建筑法》和《中华人民共和国防震减灾法》,推行“预防为主”的方针。让建筑给水排水、供暖、通风、空调、燃气、热力、电力、通讯、消防等机电工程经过抗震设防后,能够减轻地震带来的破坏,防止出现次生灾害,避免人员出现伤亡情况,减少经济方面的损失,从而做到安全可靠、技术先进、经济合理且维护管理方便,所以制定了本规范。
建筑机电抗震,指的是对管道、风管、电缆桥架等机电设施进行抗震处理。通俗来讲,就是针对“水电风”系统采取的抗震措施。在相关标准颁布之前,国内在对机电设施进行保护以及考虑其主要承重作用时,基本上没有将抗震设计纳入考量,这给系统安全带来了极大的隐患。而《建筑机电工程抗震设计规范》中所列出的应采取的措施和技术,被定义为抗震支撑系统。以荷载力学作为基础,以地震作用验算作为核心,把管道、风管、电缆桥架等机电设施紧密地连接在已进行抗震设计的建筑体上,对机电工程设施的位移进行限制,对设施的振动进行控制,并且将荷载传递到承载结构上的各类组件或装置。抗震支撑的主要目的是确保安全,也就是把地震导致的生命与财产损失降低到最小程度,通俗地说,这类产品我们也把它叫做抗震支吊架。
当地震发生时,悬吊系统仅承受重力荷载作用,会出现无规则的摆动。摆动次数增多后,可能会对生根点处的锚固强度造成影响,进而导致悬吊系统松脱掉落,最终造成次生灾害。
一旦给悬吊系统增添了抗震设施,也就是抗震支吊架。在地震发生时,凭借侧向和纵向的抗震支承,能够显著减少悬吊系统的无序晃动。当整体建筑的抗震性能保持完好时,能够确保悬吊系统不会掉落,从而大大降低因次生灾害而导致的人员伤亡和经济损失。
建筑机电工程抗震设计是建筑结构抗震的重要环节,不可或缺。抗震支吊架在地震中能对建筑机电工程设施提供可靠保护,它可以承受任意水平方向的地震作用,从而能大大降低地震对建筑机电工程设施的破坏。
常见的抗震支吊架形式有哪些?
侧向抗震支吊架: 用以抵御侧向水平地震力作用。
纵向抗震支吊架: 用以抵御纵向水平地震力作用。
门型抗震支吊架由两根及以上的承重吊架构成,同时还有横梁以及抗震斜撑,这些部件共同组成了抗震支吊架。
单管(杆)抗震支吊架由一根承重吊架以及抗震斜撑构成。
什么地方需要设置抗震支吊架?
建筑机电工程在抗震设防烈度为 6 度及 6 度以上的地区必须进行抗震设计,包括地下综合管廊;抗震支吊架产品的质量要符合现行行业标准《建筑机电设备抗震支吊架通用技术条件》;抗震支吊架的安装及验收,除了要符合本规程之外,还应符合国家现行的有关标准规定。
为保证建筑机电工程在地震作用下能够继续运行,对于吊杆长度不超过 300mm 的吊杆悬挂管道,建议对其进行抗震支架的补强。
防排烟风道、事故通风风道及相关设备应采用抗震支吊架
管径为 DN65 及以上的生活给水管道、热水管道以及消防管道,若采用吊架、支架或者托架来进行固定,那么就应当按照本规范的第 8 章所提出的要求来设置抗震支吊架。
注:国外消防跟防排烟这两个系统严格执行
重力大于 1.8KN 的空调机组需设置抗震支吊架,风机等设备采用吊装时也应设置抗震支吊架
管径大于或等于25mm的燃气管道均应进行抗震设计;
管径为 DN60mm 及以上的电气配管需要进行抗震设防;重力为 15N/m 及以上的电缆梯架需要进行抗震设防;重力为 15N/m 及以上的电缆槽盒需要进行抗震设防;重力为 15N/m 及以上的母线槽需要进行抗震设防。
矩形截面的风道,其面积大于等于 0.38m²,可采用抗震支吊架;圆形风道或直径大于等于 0.7m 的风道,也可采用抗震支吊架。
机电抗震支架设计说明及大样
建筑机电抗震系统的组成包括立管管束、钢梁及檩条夹钳、环状管吊、防震斜撑系统、防震钢吊件与支撑等等。
矩形风管抗震支架示意图
矩形桥架抗震支架示意图
水管抗震支架示意图
《建筑机电工程抗震设计规范》为 GB50981-2014 。
参考图集:16D707-1《 建筑电气设施抗震安装》。
暖通专业
为防止地震时出现风管系统及空调管道系统失效和跌落的情况,避免造成人员伤亡和财产损失。因为《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第 1.0.2 条、第 3.7.1 条以及《建筑机电工程抗震设计规范》(GB50981-2014)第 1.0.4 条和第 5.1.4 条是强制性条文,所以应当对机电管线系统进行抗震加固。本项目中,所有直径大于 0.7m 的圆形风管系统需要设置抗震支吊架;所有截面积大于 0.38m² 的矩形风管也应设置抗震支吊架;大于 DN65 的所有空调水管同样需要设置抗震支吊架。并且,此项目的抗震支吊架产品必须通过 FM 认证,同时与混凝土、钢结构、木结构等采取可靠的锚固形式。
最终的间距会在深化设计阶段根据现场实际情况来确定。[id_287478971]
风管抗震支架现场图片
安装示意图如下:
矩形风管双侧向支撑
矩形风管双向支撑
矩形风管双侧向支撑(钢结构)
矩形风管双向支撑(钢结构)
给排水专业
为避免地震时给排水管道系统及消防管道系统出现失效或跌落的情况,从而导致人员伤亡和财产损失。依据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)的第 1.0.2 条、第 3.7.1 条,以及《建筑机电工程抗震设计规范》(GB50981-2014)的第 1.0.4 条等这些强制性条文。需要对机电管线系统进行抗震加固。本项目针对直径为 DN65 及以上的管道设置抗震支吊架。此项目的抗震支吊架产品必须通过 FM 认证。抗震支吊架与混凝土、钢结构、木结构等需采用可靠的锚固形式。具体的深化设计由专业公司来完成。
抗震支吊架有其设置原则。新建工程中,刚性管道的侧向抗震支撑最大设计间距是 12 米,纵向抗震支撑最大设计间距为 24 米;柔性管道的上述参数减半。为确保抗震系统的整体安全性,对于长度低于 300mm 的吊杆,也建议进行适当的补强。最终的间距会在深化设计阶段根据现场实际情况来确定。所有产品都必须要符合《建筑机电设备抗震支吊架通用技术条件》CJ/T476-2015 这一标准。
水管抗震支架现场图片
安装示意图如下:
水管侧向支撑
水管纵向支撑
水管侧向及纵向支撑
水管侧向及纵向支撑
水管侧向及纵向支撑
水管侧向支撑(钢结构)
水管侧向支撑(钢结构)
电气专业
为避免地震时电力系统出现失效、短路以及起火的情况而导致人员伤亡和财产损失,由于《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)的第 1.0.2 条、第 3.7.1 条以及《建筑机电工程抗震设计规范》(GB50981-2014)的 1.0.4 条和 7.4.6 条属于强制性条文,所以应当对机电管线系统进行抗震加固。本项目中,设备的重力超过 1.8kN;电气配管的内径大于等于 DN60mm;电缆桥架、电缆梯架、电缆线盒、母线槽的重量为 15Kg/m 或以上,这些都应设置抗震支吊架。并且,此项目的抗震支吊架产品需要通过 FM 认证,同时与混凝土、钢结构、木结构等采取可靠的锚固形式。
为保证抗震系统的整体安全性,对于长度低于 300mm 的吊杆,也建议进行适当的补强。专业公司会完成具体的深化设计,在深化设计阶段,最终的间距会依据现场的实际情况来确定。并且,所有的产品都必须要满足《建筑机电设备抗震支吊架通用技术条件》CJ/T476-2015 这个标准。
桥架抗震支架现场图片
安装示意图如下:
电缆桥架侧向支撑
电缆桥架侧向及纵向支撑
电缆桥架侧向支撑(钢结构)
电缆桥架侧向及纵向支撑(钢结构)
抗震支架是各类组件或装置。
经抗震加固后的建筑,其给水排水设施在遭遇本地区抗震设防烈度的地震时,可减轻地震破坏;消防设施在遭遇地震时,能减少次生灾害发生;供暖设施在遭遇地震时,可减少次生灾害发生;通风设施在遭遇地震时,可减少次生灾害发生;空调设施在遭遇地震时,可减少次生灾害发生;燃气设施在遭遇地震时,可减少次生灾害发生;热力设施在遭遇地震时,可减少次生灾害发生;电力设施在遭遇地震时,可减少次生灾害发生;通讯设施在遭遇地震时,可减少次生灾害发生,从而达到减少人员伤亡及财产损失的目的。
抗震斜撑力的分解
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