抗震支架如何抵御地震？其独特斜撑结构的作用解析

抗震支架如何抵御地震？其独特斜撑结构的作用解析

抗震支架为什么能抵御地震力？

地震是地壳释放能量引起的震动，通过地震波影响甚至摧毁人类的生活。

地震波可分为三类：纵波（P波）、横波（S波）、表面波（L波）：

纵波是一种使地面上下振动的推进波，破坏性相对较小；

横波是使地面前后、左右晃动的剪切波，破坏性很强；面波是纵波与横波在地表相遇产生的混合波，破坏性最强。

重力式支吊架虽然可以抵抗和缓解垂直地震力（即纵波），但是抗震支吊架通过其独特的斜支撑结构，可以大大抵抗和缓解水平地震力（即横波）。

抗震支吊架的抗震斜撑起什么作用？

前文提到，抗震支吊架是通过加固抗震斜撑来起到抗震作用的，抗震斜撑的存在使得原本在水平方向不受约束的管道支吊架系统在地震发生时变得安全可靠，避免管道支吊架系统发生坍塌、脱落，造成严重的次生灾害。

我们可以通过一张简单的图来理解：

从上图中我们可以清楚的看到，抗震支撑对整体支撑有一个向上的拉力，根据力的分解原理，这个向上的拉力可以分解为水平力Fx和垂直力Fy，水平力为水平地震的荷载效应值，垂直力为重力的荷载效应值。

实际应用中，抗震支撑起到“抗震”的作用，也是基于上述原理，若不设置抗震支撑，请参考下图：

斜支撑和承载重力有关系吗？

从第二点可知，抗震支撑在力学上具有一定的重力荷载效应，当然管道支吊架系统承受的重力越大，则抗震支撑所受的重力效应值也越大，所以支撑的抗震效应与承受的重力之间确实存在一定的关系。

但有一点需要注意，抗震支吊架的功能性主要在于“抗震”而非“承重”。安装抗震支吊架的前提是重力支吊架必须满足条件，能够满足垂直方向所有管线及介质的重力作用，即不考虑抗震支吊架的重力作用，也能满足功能要求。通俗的讲，可以概括为：抗震支撑存在重力作用，但我们设计计算时，不考虑抗震支吊架的重力作用，即不考虑重力共支。（除特殊情况外，在一些小空间内可能会出现重力共支。）

抗震连接器的作用有哪些？

地震连接器一般有以下几种形式：

由上可知，抗震连接构件基本都是采用铰接形式，在地震发生时起到类似缓冲的作用，避免纯刚性连接可能造成的破坏。

抗震连接件与混凝土建筑结构连接处一般采用后扩底锚栓，此种锚栓锚固效果好，比常规膨胀螺栓强度高。

该建筑机电抗震系统的部件包括立管束、钢梁及檩条夹、环形管吊架、抗震支撑系统、抗震钢吊架及支撑等。

抗震支架怎么区分？抗震支架、管廊支架、光伏支架、一体化支架……这么多的支架种类真是让人眼花缭乱。支架的名称通常是根据其功能、应用场景等来命名的。根据其安装方式，支架还可以分为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完整支架，是由成品槽钢、管束、附件三个系统按照设计样式组合在一起，在工厂批量生产的支撑结构。

成品支架可根据不同的外界环境要求，在施工现场无需焊接、钻孔，可直接安装使用，有些情况下，只需进行简单切割即可。

02

未完成品支架

同样，未完成支架就是没有完成并准备使用的支架。这就是我们通常所说的传统支撑和悬挂支架的方法，它一直是行业中的一种常见做法。这种做法在建筑项目中仍然被广泛使用。

通常未完成的支架需要在现场对钢材进行二次加工：切割、焊接、冲孔，最后进行安装。这样不仅耗费人力、物力，最重要的是安装时容易出现失误，甚至造成安全隐患。

那么问题来了

抗震支架、管廊支架、光伏支架、一体化支架等……

是成品支架还是非成品支架？

只要是“完整、可直接安装的支架产品”

堪称“成品支架”

长期以来，支架名称出现了大量衍生词和不同的命名组合，如消防支架、电缆支架、光纤支架等等，这些名称都是根据其用途而衍生出来的，是由于行业发展和使用需要而习惯性的使用。

支架行业中支架名称混乱是行业发展中普遍存在的问题，目前还没有统一的说法，所以个人认为并没有明确的对错之分，有理有据才能区分。

抗震支架是如何获得批准的？

曾经有一段时间，抗震支架行业处于一个比较尴尬的境地，很多人在销售产品的时候，根本不知道抗震支架是什么，或者根本不把抗震支架当回事。

经常听人说抗震支架没意义，地震发生时，房子都会倒塌，抗震支架干什么用？就算房子不倒塌，抗震支架能保证机电系统的功能不丧失吗？

让我们好好看看抗震支架

现代建筑中通过加入抗震技术来提高建筑的抗震能力，使得建筑即使在地震力的影响下也能保持稳定。

地震发生时，因电线、管道、消防系统等机电设备坠落造成二次伤害（如火灾、坠物、漏电等）而造成的二次伤亡占伤亡人数的一半以上。此外，由于地震的力量，我们的消防系统、供水系统、报警系统出现故障或倒塌，造成的伤亡更大。

因此，在现有的抗震技术上增加抗震支架，不仅可以增强建筑物本身的抗震性能，还可以保护机电设备，避免因设备意外坠落而造成二次伤亡。

可见，在建筑物本身具有高性能抗震性的基础上，必须配合实施机电设备的抗震性，抗震支架的使用是机电设备抗震性能的可靠保证。

如今，很多业主主动了解抗震支撑，要求项目合作，短短几年的转变，得益于全体抗震支撑行业同仁的坚持，得益于国家抗震减灾的决心。

目前，抗震支撑在建筑工程中的作用已被广泛认可，抗震支撑可应用于建筑给排水工程、建筑电气工程、建筑暖通工程、太阳能光伏系统、地铁支撑系统等系统。

抗震建筑

建筑抗震包括建筑结构抗震、建筑非结构构件抗震、建筑机电设备抗震两部分。

建筑结构与非结构构件的抗震设计起步较早，目前已有比较成熟的设计和施工验收规范，而建筑机电设备的抗震设防尚处于起步阶段。

如今，抗震支吊架在机电抗震防护中得到广泛的应用。抗震支吊架由锚固体、加强吊架、抗震连接件和抗震斜撑等组成，起到限制机电设备位移、减少振动、将荷载传递到承重部位的作用。

如何判断建筑物是否需要抗震？

对于工程建设来说，建筑物的抗震性是一个复杂而繁琐的问题，如果忽视了抗震规划、设计、施工等任何一个建设环节，都可能降低建筑物的抗震能力，导致不可挽回的后果，因此建筑抗震是一个必须重视的问题。

1.建设工程达到设计使用年限，需要继续使用或者改变其原设计功能，可能影响其抗震性能时，应当进行抗震评估。

2.对已建成的未采取抗震措施或者抗震设防标准不符合现行规定又未列入拆迁重建计划的下列建设项目，应当进行抗震性能鉴定：

（一）重大建设工程；

（二）可能引发严重次生灾害或者影响抗震救灾、疏散的建设项目；

（3）地震发生时不能中断功能或者需要尽快恢复功能的建设工程；

（四）具有重大历史、科学、艺术价值或者重要纪念意义的建设项目；

（5）人员聚集的公共建筑，如学校、医院、幼儿园、体育馆、影剧院、展览馆、百货商场、办公楼等。

3、建设项目建设单位应当委托具有相应资质等级的设计单位进行抗震鉴定。需要进行检测的，设计单位应当委托有资质的工程质量检测机构进行检测。

4、抗震鉴定结果应当确定建设工程是否需要抗震加固，以及是否存在严重的地震安全隐患。

建筑机电抗震支架安装分析

近年来，我国多地发生强震，给人民带来了巨大的损失，给人民带来了极大的苦难。如何保证地震时建筑物不至于像雪崩一样倒塌，如何保证地震时结构不整体倒塌，如何尽量减少地震引起建筑结构次生灾害造成的人员伤亡和经济损失，成为当前抗震研究的重中之重。建筑的机电抗震性能对建筑结构整体抗震性能起着至关重要的作用。

在建筑机电工程中，抗震支吊架已开始强制使用，建筑机电行业在抗震领域都有国家标准，对抗震支架的设置和设计有明确的规定。

国家于2014年10月9日发布GB 50981-2014《建筑机电工程抗震设计规范》，于2015年8月1日起施行。该规范1.0.1一般规定如下：

为了贯彻《中华人民共和国建筑法》和《中华人民共和国防震减灾法》，贯彻预防为主的原则，使建筑给排水、供暖、通风、空气调节、燃气、热力、电力、通信、消防等机电工程进行抗震设防，减少地震破坏，防止次生灾害，避免人员伤亡，减少经济损失，做到安全可靠、技术先进、经济合理、便于维护管理，制定本规范。

建筑机电抗震是指管道、风管、电缆架等机电设施的抗震，通俗地说就是“水、电、风”系统的抗震措施。在上述标准出台之前，我国对机电设施的防护以承重为主，基本没有考虑抗震设计，给系统的安全带来了很大的隐患。《建筑机电工程抗震设计规范》中列出的应采取的措施和技术，都定义为抗震支撑体系。以荷载力学为基础，以地震作用校核为核心，将管道、风管、电缆架等机电设施牢固地连接到已进行抗震设计的建筑本体上，限制机电工程设施的位移，控制设施的振动，并将荷载传递到承重结构上的各种构件或设备上。其抗震支架最主要的用途就是安全，也就是尽量减少地震造成的生命财产损失，通俗的说，该类产品也叫抗震支吊架。

地震发生时，仅承受重力荷载的悬挂系统会出现不规则的摆动，如果这种情况发生过于频繁，可能会影响根点的锚固强度，导致悬挂系统松动、脱落，造成次生灾害。

一旦在悬挂体系上增加抗震设施即抗震支吊架，当地震发生时，横向和纵向的抗震支撑可以大大减弱其无序摇晃，在整个建筑抗震性能完好的情况下，可以保证悬挂体系不会倒塌，大大减少次生灾害造成的人员伤亡和经济损失。

因此，建筑机电工程抗震设计是建筑结构抗震不可缺少的重要组成部分，而抗震支吊架可以在地震时为建筑机电工程设施提供可靠的保护，抵御来自水平任何方向的地震作用，大大减少地震对建筑机电工程设施造成的破坏。

常见的抗震支吊架类型有哪些？

侧向抗震支吊架：用于抵抗侧向水平地震力。

纵向抗震支吊架：用于抵抗纵向水平地震力。

门式抗震支吊架：由两根或两根以上承重吊杆、横梁和抗震斜撑组成的抗震支吊架。

单管（杆）抗震支吊架：由承重吊架与抗震斜撑组成的抗震支吊架。

哪些地方需要安装抗震支吊架？

抗震设防烈度为6度及以上地区建筑内的机电工程项目必须进行抗震设计（含地下综合管廊）；抗震支吊架产品质量应符合现行行业标准《建筑机电设备抗震支吊架通用技术条件》的规定；抗震支吊架的安装、验收除应符合本规范外，还应符合现行有关国家标准的规定。

为保证建筑机电工程在地震作用下仍能运行，建议对长度不大于300mm的吊杆悬挂管道进行加固抗震支架；

排烟管道、应急通风管道及相关设备应采用抗震支吊架

口径大于或者等于DN65的生活给水、热水和消防管道，当采用支吊架或支架固定时，应按本规范第8章的规定设置抗震支吊架；

注：国外对防火、排烟制度要求严格。

吊装空调机组、风扇等重力大于1.8KN的设备时，应设置抗震支吊架。

直径大于或等于25毫米的燃气管道应进行抗震设计；

直径不小于的电气管道及重力不小于15N/m的电缆梯、电缆槽、母线槽应采取抗震保护；

矩形截面积大于或等于0.38m2及圆形或直径大于或等于0.7m的风管可采用抗震支吊架；

机电抗震支架设计说明及样本

该建筑机电抗震系统的部件包括立管束、钢梁及檩条夹、环形管吊架、抗震支撑系统、抗震钢吊架及支撑等。

矩形风管抗震支撑示意图

矩形桥梁抗震支座示意图

水管抗震支架示意图

参考标准：-2014《建筑机电工程抗震设计规范》。

参考图集：-1《建筑电气设施抗震安装》。

暖通空调专业人员

为防止地震发生时风管系统、空调管道系统发生破坏、坠落，造成人员伤亡和财产损失，根据《建筑抗震设计规范》（-2010）第1.0.2条、第3.7.1条及《建筑机电工程抗震设计规范》（-2014）第1.0.4条、第5.1.4条为强制性条文，对机电管道系统应进行抗震加固。所有直径大于0.7m的圆形风管系统；所有截面积大于0.38m2的矩形风管；所有大于DN65的空调水管均应设置抗震支吊架，且本工程抗震支吊架须通过FM认证，并与混凝土、钢结构、木结构等采用可靠的锚固形式。

抗震支吊架的设置原则为：风管横向支撑最大间距为9米，纵向支撑最大间距为18米。（为保证抗震体系整体安全，长度小于300mm的吊架也建议进行适当加固）。具体深化设计由专业公司完成，根据现场实际情况在深化设计阶段确定最终间距。所有产品均须符合《建筑机电设备抗震支吊架通用技术条件》CJ/T476-2015。

风管抗震支架现场图片

安装示意图如下：

矩形风管双侧支撑

矩形风管双向支架

矩形风管双侧支撑（钢结构）

矩形风管双向支架（钢结构）

给排水

为防止地震发生时给排水管道系统、消防管道系统发生破坏或脱落，造成人员伤亡和财产损失，根据《建筑抗震设计规范》（-2010）第1.0.2条、第3.7.1条及《建筑机电工程抗震设计规范》（-2014）第1.0.4条的强制性规定，机电管道系统应进行抗震加固。本项目对管径≥DN65的管道设置抗震支吊架，本项目抗震支吊架均需通过FM认证，且需与混凝土、钢结构、木结构等进行可靠锚固。具体的深化设计由专业公司完成。

抗震支吊架的设置原则为：新建工程刚性管道横向抗震支撑最大设计间距为12米，纵向抗震支撑最大设计间距为24米，柔性管道上述参数减半；（为保证抗震体系整体安全，长度小于300mm的吊架也建议进行适当配筋）；最终间距在详细设计阶段根据现场实际情况确定。所有产品须符合《建筑机电设备抗震支吊架通用技术条件》CJ/T476-2015。

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

水管的横向和纵向支撑

水管的横向和纵向支撑

水管的横向和纵向支撑

水管侧支撑（钢结构）

水管侧支撑（钢结构）

电气工程

为防止地震时电力系统故障、短路、火灾等造成的人员伤亡和财产损失，根据《建筑抗震设计规范（-2010）》第1.0.2条、第3.7.1条及《建筑机电工程抗震设计规范（-2014）》第1.0.4条、第7.4.6条为强制性条文规定，机电管道系统应进行抗震加固。重力超过1.8kN的设备；内径大于或等于15Kg/m的电气管道；内径大于或等于15Kg/m以上的电缆桥架、电缆梯架、电缆箱、母线槽均应设置抗震支吊架，且本工程抗震支吊架须通过FM认证，且须与混凝土、钢结构、木结构可靠锚固。

抗震支吊架设置原则为：刚性电力线管侧向支撑最大间距为12m，非刚性电力线管侧向支撑最大间距为6m，刚性电力线管纵向支撑最大间距为24m，非刚性电力线管纵向支撑最大间距为12m。（为保证抗震体系整体安全，还建议对长度小于300mm的吊架适当加固）。具体深化设计由专业公司完成，根据现场实际情况在深化设计阶段确定最终间距。所有产品必须符合《建筑机电设备抗震支吊架通用技术条件》CJ/T476-2015。

桥梁框架抗震支座现场图片

安装示意图如下：

电缆桥架侧向支撑

电缆桥架横向和纵向支撑

电缆桥架侧向支撑（钢结构）

电缆桥架横向和纵向支撑（钢结构）

抗震支架用于限制附着式机电工程设施的位移，控制设施的振动，并将荷载传递到承载结构上的各个部件或设备。

经过抗震加固的建筑的给排水、消防、供暖、通风、空调、燃气、热力、电力、通信等机电工程设施，在该区域抗震设防烈度的地震发生时，可以减轻地震破坏，最大限度地减少和防止次生灾害的发生，从而减少人员伤亡和财产损失。

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