建筑机电抗震支撑系统技术手册

建筑机电抗震支撑系统技术手册建筑机电抗震支撑系统技术手册 1. 1.基本原理基本原理 1.1.1.1.水平地震作用标准值水平地震作用标准值 建筑机电设备水平地震作用有两种计算方法：等效侧力法和楼面反应谱法。 《建筑机电工程抗震设计规范》第3.4.5 条：采用等效侧力法时，水平地震作用标准值宜按下列公式计算： F = γη𝜁1𝜁2𝛼max𝐺(3.4.5) 式中F − 沿最不利方向施加于机电工程设施重心处的水平地震作用标准值； γ − 非结构构件功能系数，按本规范第3.4.1 条执行； η − 非结构构件类别系数，按本规范第3.4.1 条执行； 𝜁1− 状态系数；对支撑点低于质心的任何设备和柔性体系宜取2.0，其余情况取 1.0； 𝜁2− 位置系数，建筑的顶点宜取2.0，底部宜取 1.0，沿高度线性分布； 对结构要求采用时程分析法补充计算的建筑，应按其计算结果调整； 𝛼max− 地震影响系数最大值；可按本规范第3.3.5 条关于多遇地震的规定采用； G − 非结构构件的重力，应包括运行时有关的人员、容器和管道中的介质及储物柜中物品的重力。 表 3.4.1 建筑机电设备构件的类别系数和功能系数 构件、部件所属系统类别系数功能系数 甲类建筑 消防系统、燃气及其他气体1.0 系统；应急电源的主控系统、 2.0 乙类建筑 1.4 丙类建筑 1.4 发电机、冷冻机等 电梯的支承结构，导轨、支 架、轿厢导向构件等 悬挂式或摇摆式灯具，给排 水管道、通风空调管道及电 缆桥架 其他灯具 柜式设备支座 水箱、冷却塔支座 锅炉、压力容器支座 公用天线支座 1.0 0.9 1.4 1.4 1.0 1.0 1.0 0.6 0.6 0.6 1.2 1.0 1.2 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.6 0.6 1.0 1.0 1.0 表 3.3.5 水平地震影响系数最大值 地震影响 多遇地震 罕遇地震 6 度 0.04 0.28 7 度 0.08（0.12） 0.50（0.72） 8 度 0.16（0.24） 0.90（1.20） 9 度 0.32 1.40 注：括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g 和 0.30g 的地区。 说明：对于建筑机电设备的抗震，表3.3.5 第三行数据是不会用到的。 关于该方法的程序化，可以参见《管道载荷计算公式标准值》 。 《建筑机电工程抗震设计规范》第3.4.7 条：采用楼面反应谱法时，建筑机电工程设施或构件的水平地震作用标准值宜按下式计算： F = γη𝛽𝑠𝐺(3.4.7) 式中 𝛽𝑠−建筑机电工程设施或构件的楼面反应谱值， 取决于设防烈度、 场地条件、 建筑机电工程设施或构件与结构体系之间的周期比、 质量比和阻尼比， 以及建筑机电工程设施或构件在结构的支撑位置、数量和连接性质。 该方法需要结合时程分析法或随机振动法，不易运用于实际工程中（高位水箱，大型塔架） 。 1.2.1.2.抗震支撑受力分析图抗震支撑受力分析图 1.2.11.2.1单管支撑受力分析：单管支撑受力分析： 下面三幅图中，分别表示了支撑构件在自重工况和地震工况下的受力情形。由于地震作用是往复作用，所以地震工况可以区分为图2 和图 3 两种情形。 下图均是以管线侧向支撑为例，对于管线纵向支撑也是适用的。竖向地震作用在目前的《建筑机电工程抗震设计规范》中，是不考虑的。 图 3：地震工况 2图 1：自重工况图 2：地震工况 1 图 1 中，只有竖向吊杆承受重力，斜撑受力为零。 图 2 中，水平地震作用标准值为αG，斜撑承受压力−αGcscθ，竖向吊杆承受拉力αGcotθ。 图 3 中，水平地震作用标准值为αG，斜撑承受拉力αGcscθ，竖向吊杆承受压力−αGcotθ。 构件 竖向吊杆 工况组合 自重+地震 1 自重+地震 2 公式 G + αGcotθ = G(1 + αcotθ) G − αGcotθ = G(1 − αcotθ) 说明 吊杆直径，锚栓直径、有效锚深选型 吊杆加劲选型 斜撑地震 1−αGcscθ斜撑规格、锚栓直径、有效锚深选型 上述公式的结果见《管道载荷计算公式标准值》 。 1.2.21.2.2门型吊架受力分析门型吊架受力分析 下面三幅图中，分别是门型吊架纵向支撑处的各工况受力分析图。竖向地震作用是不考虑的。 图 4：自重工况图5：地震工况 1图 6：地震工况 2 图 4 中，只有竖向吊杆承受重力G， （单根需要乘以 2） ，纵撑受力为零。 图 2 中，水平地震作用标准值为αG，两根纵撑承受压力−αGcscθ， （单根− αGcscθ） ，两根竖向吊杆承受拉力αGcotθ， （单根 αGcotθ） 。 22 1 11 1 图 3 中，水平地震作用标准值为αG，两根纵撑承受拉力αGcscθ， （单根 2 αGcscθ） ，两根竖向吊杆承受压力−αGcotθ， （单根− 2 αGcotθ） 。 1 构件工况组合 自重+地震 1 公式 11 （G + αGcotθ） =G(1 + αcotθ) 22 11 （G − αGcotθ） =G(1 − αcotθ) 22 说明 吊杆直径，锚栓直径、有效锚深选型 吊杆加劲选型 斜撑规格、锚栓直径、有效锚深选型 竖向吊杆 自重+地震 2 纵撑地震 1 1 −αGcscθ 2 对于仅有侧撑的地方，该处垂直吊杆、侧撑的选型参照纵撑处的选型，这样安全且便于设计、施工。 上述公式的结果见《管道载荷计算公式标准值》 。 1.3.1.3.抗震支撑设置原则抗震支撑设置原则 每段水平直管道应在两端设置侧向抗震支撑。 当两个侧向抗震支撑间距超过最大设计间距时，应在中间增设侧向抗震支撑。 例如：刚性连接金属管道长24 米，侧向抗震支撑最大间距12 米，首先于两端加设侧向抗震支撑，再依次按12 米设置侧向支撑。 每段水平直管道应至少设置一个纵向抗震支撑，当两个纵向抗震支撑间距超过最大设计间距时，应按《建筑机电工程抗震设计规范》第8.2.3 条要求间距 依次增设纵向抗震支撑。例如：刚性连接金属管道长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。 刚性连接的水平管道，两个相邻的侧撑点间的允许偏移量，水管及电线套管不得超过最大侧撑间距的1/16，风管、电缆桥架、电缆托盘和电缆槽盒不得 超过其宽度的两倍。 水平管线在转弯处 0.6 米范围内设置的侧向抗震支撑可用作相连管线的纵向支撑。例如：纵向抗震支撑最大间距24 米，侧向抗震支撑最大间距12 米，则 双向抗震支撑距下一纵向抗震支撑间距为24+12 2 + 0.6 = 18.6 米。 当水平管线通过垂直管线与地面设备连接时，管线与设备之间应采用柔性连接，水平管线距垂直管线小于最大偏移量处设置侧向支撑，垂直管线长度超 过最大侧撑间距的一半且柔性连接距地板小于1.8 米时，应在柔性连接附近的水平管线上设置侧撑。 立管长度超过 1.8 米时，应在其顶部和底部设置四向抗震支撑，当长度大于7.6 米时，应在中间加设四向支撑；当立管通过套管穿越结构楼层时，此处可 视为四向支撑。 门型抗震支撑至少需要一个侧向抗震支撑或两个纵向抗震支撑；同一承重吊架悬挂