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電纜橋架抗震支架的設計與安裝實例

前言

為積極貫徹執行《中華人民共和國建筑法》和《中華人民共和國防震減災法》，實行以“預防為主”的方針，使建筑機電工程經抗震設防后，減輕地震破壞，防止次生災害，避免人員傷亡，減少經濟損失，做到安全可靠、技術先進、經濟合理、維護管理方便，機電工程應設置抗震支吊架。本電纜橋架的抗震支吊架設計中，電纜橋架與導體重量的計算是重難點，一直以來阻擾設計師對于此部分的內容判斷，本文從工程實際出發，從易學易掌握的角度解讀工程計算，讓廣大讀者能否掌握和理解規范與圖集，能夠順利完成工程計算。

01、工程概況

本工程為廣東廣州某科技產業園區項目，含高標準工業廠房，高層辦公樓，地下室停車庫，周邊配套建筑，首層層高6米和7.5米，標準層層高4.5米；用途為電子產業研發及辦公。廣州抗震設防烈度為7度，0.1g；工程對象為地下室停車庫電氣橋架的抗震支吊架設計。

02、抗震大方向原則

為貫徹執行《中華人民共和國建筑法》和《中華人民共和國防震減災法》，實行以“預防為主”的方針，使建筑機電工程經抗震設防后，減輕地震破壞，防止次生災害，避免人員傷亡，減少經濟損失，做到安全可靠、技術先進、經濟合理、維護管理方便。具體要求如下：

1、當遭受低于本地區抗震設防烈度的多遇地震影響時，機電工程設施一般不受損壞或不需修理可繼續運行；

2、當遭受相當于本地區抗震設防烈度的地震影響時，機電工程設施可能損壞經一般修理或不需修理仍可繼續運行；

3、當遭受高于本地區抗震設防烈度的罕遇地震影響時，機電工程設施不至于嚴重損壞，危及生命。

03、強制性規范條款：

《建筑抗震設計規范GB50011-2010》 第1.0.2條，抗震設防烈度為6度及以上地區的建筑，必須進行抗震設計。第3.7.1條，非結構構件，包括建筑非結構構件和建筑附屬機電設備，自身及其與結構主體的連接，應進行抗震設計。

《電力設施抗震設計規范 GB50260-2013》第1.0.3條，新建、改建和擴建的電力設施必須達到抗震設防要求。

《建筑機電工程抗震設計規范GB50981-2014》第1.0.4條，抗震設防烈度為6度及6度以上地區的建筑機電工程必須進行抗震設計。

綜上所述，為保證消防系統、應急通信系統、電力保障系統等重要機電工程的震害可控制在局部范圍內，避免造成次生災害，建筑機電工程應采取抗震措施。

抗震設防烈度大于9度或有特殊要求的建筑機電工程抗震設計，應進行專家論證。

04、電纜橋架、導體、母線重量計算：

《建筑機電工程抗震設計規范GB50981-2014》 第7.1.2條，內徑不小于60mm的電氣配管及重力不小于150N／m的電纜梯架、槽盒、母線槽均應進行抗震設防。則電纜橋架與銅導體的重量計算為重點和難點。

銅導體重量計算步驟如下：

首先查閱《建筑結構荷載規范 GB50009-2012》附錄A 常用材料和構件的自重，銅導體的自重按紫銅為89kN/m3，然后做如下換算，假設銅導體長度為1米，則每1mm2的銅導體重量為0.089N，則結論為截面積S的銅導體重量為S X 0.089 N。注：銅導體的絕緣層及外護層由于計算十分復雜，建議不計入統計重量，采用適當裕量的方法不會影響工程判斷。

鋼制電纜橋架重量計算步驟如下：

首先查閱《建筑結構荷載規范 GB50009-2012》附錄A 常用材料和構件的自重，鋼自重為78.5kN/m3，然后做如下換算，假設橋架長度為1米，則每1mm2的橋架重量為0.0785N，則結論為截面積S的鋼導體重量為S X 0.0785 N。

母線重量查閱《工廠常用數據設備手冊》，母線槽規格250A的重量為18kg/米，母線槽規格400A的重量為22kg/米,則可知母線槽規格250A以上的應做抗震處理。

05、電纜橋架抗震支吊架設計：

工程設計理論計算做法：

根據圖集《建筑電氣設施抗震安裝16D707-1》 第60頁（后文簡稱圖集），第3.3.2條公示，水平橋架的側向及縱向抗震支吊架間距應按下式計算：L=L0/（αEK x K）；        

式中：

L-水平橋架側向及縱向抗震支吊架間距(m),  

L0-抗震支吊架的最大間距(m)可按本圖集第7頁表2抗震設計要點的規定確定。

αEK-水平地震作用綜合系數，宜按圖集式（7）計算結果取值，當該系數小于 1.0時按 1.0取值。

k一抗震斜撐角度調整系數，當斜撐垂直長度與水平長度比為 1.0時調整系數取 1.0，當斜撐垂直長度與水平長度比小于或等于1.5時調整系數取1.67。當斜撐垂直長度與水平長度比小于或等于2.0時調整系數取2.33。

圖集3.3.3 水平地震力綜合系數可接下式計算：αEK＝γηC1C2αmax （7）。

式中：

γ- 非結構構件功能系數按表1和表2選擇。

η- 非結構構件類別系數按表 1選擇；

C1- 狀態系數；對支承點低于質心的任何設備和柔性體系宜取2 . 0，其余情況可取 1.0；

C2- 位置系數，建筑的頂點宜取2.0，底部宜取 1.0，沿高度線性分布；對結構要求采用時程分析法補充計算的建筑，應按其計算結果調整。

αmax水平地震影響系數最大值；按表3中多遇地震參數選擇；

 G-電氣工程設施（變壓器、 配電柜和配電箱等）的重力。

06、抗震支吊架工程實例

本工程為廣東廣州某科技產業園區項目，含高標準工業廠房，高層辦公樓，地下室停車庫，周邊配套建筑，首層層高6米和7.5米，標準層層高4.5米；用途為電子產業研發及辦公。廣州抗震設防烈度為7度，0.1g；工程對象為地下室停車庫電纜橋架的抗震支吊架設計。

參數取值>>>

功能系數γ =0.6；

類別系數η=0.9；

αmax水平地震影響系數最大值為0.08。

狀態系數C1=2或1（此處可按兩種可能取值）；

位置系數C2=1（位于地下室）；

水平地震影響系數αmax=0.08；

αEK參數取值>>>

情況1，狀態系數C1=2：

αEK=γηC1C2αmax=0.6x0.9x2x1x0.08=0.0864；

情況2，狀態系數C1=1：

αEK=γηC1C2αmax=0.6x0.9x1x1x0.08=0.0432；

所有可能的情況αEK均小于1，則αEK取值為1。

抗震斜撐角度調整系數k取值，有3種可能取值，分別為1或1.67或2.33。

此處將三種可能均做列舉如下：

情況1，調整系數k=1：

側向 L=L0/（αEK x K）=12/（1x1）=12；

縱向 L=L0/（αEK x K）=24/（1x1）=24；

情況2，調整系數k=1.67：

側向 L=L0/（αEK x K）=12/（1x1.67）=7；

縱向 L=L0/（αEK x K）=24/（1x1.67）=14；

情況3，調整系數k=2.33：

側向 L=L0/（αEK x K）=12/（1x2.33）=5；

縱向 L=L0/（αEK x K）=24/（1x2.33）=10；

抗震支吊架工程設計理論計算做法間距結論:

（1）αEK民用項目與工業項目，常規項目情況基本小于1，大于1的情況概率極端低，筆者通過多個項目多方面測試，基本不會出現大于1的情況，因此工程可按1取值。

（2）k的取值有3種可能，主要決定因素是橋架與頂板的距離和廠家出廠的產品規格，故常規項目側向/縱向最大距離為12m/24m，或者側向/縱向最大距離為5m/10m。

（3）工程建議：

當橋架在樓板底安裝，距離樓板未超過1m時，對產品廠家提出要求，即產品斜撐垂直長度與水平長度相等，抗震支吊架側向/縱向間距按12m/24m。

局部位置，當橋架距離頂板過遠，產品廠家的產品無法滿足斜撐垂直長度與水平長度相等的要求時，可按實際產品的斜撐垂直長度與水平長度的比值，確定k的取值1.67或2.33。

當橋架安裝在墻壁時可不設計抗震支吊架。