0 引言

　　 我国现代建筑设计中机电工程设计逐步达到国际先进水平，机电管道的设计数量十分巨大，结构组成也较复杂，使用功能各有不同。建筑机电抗震支吊架系统，利用抗震斜撑抵抗水平地震力，限制机电管线产生位移，并将荷载传递至承载结构上的各类组件或装置，从而达到在地震中对建筑机电工程设施安全保护的作用，将地震所造成的生命与财产损失减少至最低程度。北京大兴国际机场航站楼工程是目前世界上最大的抗震公共建筑，设计基本地震加速度值为0.2g。

　　 北京大兴国际机场航站楼工程为钢筋混凝土框架结构，南北长960m，东西宽1 100m，由核心区和5个指廊组成，建筑面积约80万m²，地下2层，地上5层，建筑高度50m。

　　 1) 结构专业地震承载力计算时航站楼中心区±0.000楼板及以上按7度计算，±0.000楼板以下按8度计算。

　　 2) 给排水专业管径≥65mm消防管道按规范要求设置抗震支吊架。

　　 3) 暖通专业防排烟风道、事故通风风道及相关设备采用抗震支吊架。制冷机房、换热站内的管道设置横向和纵向抗震支撑。

　　 1) 地下1层、1层机电管线密集，空间狭小，抗震支吊架深化设计及安装难度较大。

　　 2) 按照机电管线综合排布，消防管线标高较低，其抗震支吊架竖杆较长，斜撑安装难度较大。

　　 3) 地下1层为隔震层，抗震支吊架设置需考虑结构隔震因素，部分管线抗震支吊架需在侧墙布置。

　　 4) 机电专业系统类别多，抗震支吊架在施工中与各专业、各系统之间存在交叉作业，协调配合要求高。

　　 1) 抗震支吊架设计最大间距要求如表1所示。

　　 2) 水平直管道应在两端位置设侧向支撑抗震支吊架，水平管道抗震支吊架应设置≥1处纵向支撑且应在转弯处600mm距离之内设置侧向支撑。

　　 3) 门型抗震支吊架至少应设置1处侧向或2处纵向抗震支撑。

　　 1) 划分各抗震支吊架重力荷载范围，计算建筑机电工程设施水平地震力作用标准值F及建筑机电工程设施或构件内力组合设计值S。

　　 2) 验算斜撑及抗震连接构件强度。

　　 3) 计算吊杆强度。

　　 4) 验算吊杆及斜撑长细比。

　　 5) 验算各锚固体强度，包括斜撑、吊杆所用锚栓设计计算。

　　 以地下1层的双根150消防水管道为例。

　　 1) 取水管满水线密度为37kg/m, 初选侧向支撑间距11m, 管道总重G₁₁= (37+37) ×11×9.8=7.98kN, 初选纵向支撑间距22m, 管道总重G₂₂= (37+37) ×22×9.8=15.95kN。

　　 2) 采用等效测力法计算管道水平地震作用标准值F=α_EKG=γηζ₁ζ₂α_maxG, 其中, 对乙类建筑的消防水管, 取非结构构件功能系数γ=1.4;对消防水管的非结构构件类别系数, 取η=1.0;管道支承点低于质心, 取状态系数ζ₁=2.0;管线位于地下室, 取位置系数ζ₂=1.0;依据GB 18306—2015《中国地震动参数区划图》和图纸结构设计总说明, 取地震影响系数最大值α_max=0.16。水平地震作用综合系数α_EK=γηζ₁ζ₂α_max=1.4×1.0×2.0×1.0×0.16=0.45<0.5, 取α_EK=0.5, 代入公式计算管道水平地震作用标准值F₁₁=α_EKG₁₁=0.5×7.98=3.99kN, F₂₂=α_EK·G₂₂=0.5×15.95=7.98kN。

　　 3) 构件内力组合设计值S=γ_GS_GE+γ_EhS_Ehk, 其中, 取重力荷载分项系数γ_G=1.2, S_GE为重力荷载代表值的效应;取水平地震作用分项系数γ_Eh=1.3, S_Ehk为水平地震作用标准值的效应。抗震支吊架仅考虑其承担水平地震作用, 则基本组合为:S₁₁=1.3×3.99=5.19kN, S₂₂=1.3×7.98=10.37kN。

　　 4) 侧向支撑承载力验算初选长0.7m[41作为横担，长2.5m[41作为斜撑，一侧通过抗震连接座B (M12) 与全牙螺杆M12相连，通过抗震连接座A (M12) 和后扩底锚栓M12 (有效锚深80mm) 与混凝土楼板相连，斜撑单侧布置。斜撑承载力验算:S₄₁=S₁₁/sin45°=7.34kN<15kN，验算通过。抗震连接座A, B荷载作用效应:S_A=S₁₁/sin45°=7.34kN<13.5kN，验算通过。依据JGJ 145—2013《混凝土结构后锚固技术规程》，混凝土抗拉强度F_锚栓=S₁₁=5.19kN<F_{混凝土设计}=9.38kN，验算通过;混凝土抗剪强度Q_锚栓=S₁₁=5.19kN<Q_锚栓设计=无穷大 (锚栓边距大，不会发生混凝土剪切破坏) ，验算通过。复合验算: (5.19/9.38) ²+ (5.19/∞) ²=0.31<1，验算通过。故间距11m的侧向支撑验算通过。

　　 5) 纵向支撑承载力验算初选长2.5m[41作为纵向支撑，通过抗震连接座B (M12) 与全牙螺杆M12相连，通过抗震连接座A (M12) 和后扩底锚栓M12与混凝土楼板相连，纵向支撑单面双侧布置。纵向支撑承载力验算:S₄₁=S₂₂/2sin45°=7.33kN<15kN，验算通过。抗震连接座A, B荷载作用效应:S_A=S₂₂/2sin45°=7.33kN<13.5kN，验算通过。混凝土抗拉强度F_锚栓=S₂₂/2=5.19kN<F_{混凝土设计}=9.38kN，验算通过;混凝土抗剪强度Q_锚栓=S₂₂/2=5.19kN<Q_锚栓设计=无穷大，验算通过。复合验算: (5.19/9.38) ²+ (5.19/∞) ²=0.31<1，验算通过。故间距22m的纵向支撑验算通过。

　　 例如，B1-AL-TS01DN150表示地下1层AL区域150消防管道的单侧向抗震支吊架。

　　 依据验算结果对抗震支吊架进行选型，然后在机电BIM模型中同步布置普通支吊架及抗震支吊架 (见图3) ，并注明抗震支吊架编号。

　　 1) 各组件名称包括全螺纹吊杆、膨胀锚栓、C型槽钢、六角连接器、管夹、U型管吊架、P型管夹、Ω型夹、加劲装置、可调试铰链、抗震连接座、槽钢螺母 (带弹簧) 、U型压块、盖板、普通螺母、平垫圈、全牙螺杆、限位组件、塑料端盖等。

　　 2) 施工机具包括切割机、冲击钻、台钻等相关机具，主要工具有角尺、卷尺、扳手、水平尺、手锤等，所有机具经过检验合格后方能在工程中使用。

　　 3) 支撑系统主要材料为Q235，材料力学性能等应满足GB/T 700—2006《碳素结构钢》要求。

　　 4) 五金产品表面采用热浸镀锌处理，锌层厚度应符合GB/T 13912—2002《金属覆盖层钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法》要求。

　　 5) 锚栓性能应符合JG 160—2004《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》的有关规定，锚栓的选用应符合JG 145—2013《混凝土结构后锚固技术规程》的有关规定，采用具有机械锁键效应的后扩底锚栓。

　　 6) 螺栓保证荷载须满足GB/T 3098.1—2010《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》的要求，螺母保证荷载须满足GB/T 3098.2—2015《紧固件机械性能螺母》的要求。

　　 7) 抗震P型管卡、U型管吊卡、Ω型管卡采用GB/T 700—2006《碳素结构钢》规定的Q235钢，需满足CJ/T 476—2015《建筑机电设备抗震支吊架通用技术条件》对管卡荷载性能的测试要求。

　　 8) 抗震支吊架所用材料具备出厂合格证明书或质量证明文件，各项指标符合设计和规范要求，并向监理工程师报验合格后使用。

　　 1) 槽钢、全牙螺杆等需切割的材料下料应准确，确保尺寸准确性，切割时应保证断面的垂直度;槽钢切割时开口面向下，切割中应避免变形;切割端毛刺应打磨平滑，并及时清除吸附的铁屑和粉末;切口断面处应进行防腐处理。

　　 2) 抗震支吊架相关部件安装要严格按照相关顺序，确保准确性。安装时先预支好抗震斜撑，安装竖直方向上的相关部件，然后用管夹将机电管道与抗震支吊架抱紧，再将抗震斜撑组装到支架中，对不符合要求的部位进行微调，最后拧紧螺栓，完成安装。

　　 3) 抗震支吊架的侧向支撑和纵向支撑现场由于实际工况需要调整原设计安装角度时，应重新计算地震效应及复合构件承载力，确保满足施工。

　　 1) 抗震支吊架竣工验收时应具备竣工图、计算书及其他设计文件。

　　 2) 抗震支吊架竣工验收时应具备抗震支吊架构件、组件及其他附件的产品质量合格证书，有资质的专业检测单位性能检测报告、进场验收记录。

　　 3) 抗震支吊架斜撑竖向安装角度≥30°。

　　 4) 抗震支吊架与结构的连接、吊杆与槽钢的连接、槽钢螺母与连接件的扭矩应符合设计及规范要求，安装应牢固。

　　 5) 抗震支吊架构件表面应平整、洁净、无气泡、无分层现象，整体表面、侧面应平整，无明显压扁或局部变形等缺陷。

　　 6) 设计、材料和施工条件相同的抗震支吊架工程，同层每100套为一个检验批，不足100套也应划分为一个独立的检验批，重要机房中的抗震支吊架应划为一个独立检验批，每个检验批应至少抽查3套抗震支吊架，重要机房中的抗震支吊架应全检。

　　 传统支吊架只考虑竖直方向上的承重作用，但在地震等因素的作用下，管路系统会产生极大的水平地震作用力，此时，管线及附属机电设备由于缺少水平方向上的保护极易发生破坏失效。抗震支吊架重点考虑管路系统的水平地震力，将水平方向上可能产生的最大地震力及时传递给建筑结构，以保护在地震等因素作用下管路系统不被破坏，并保证震后消防等管路系统的正常运行，减少地震等因素引起的次生性破坏，最大限度地减少人员伤亡和