抗震支吊架在电气专业中设计与应用
程中机电管线在建筑物内水平敷设的支撑方式有：承重托臂支架和承重支吊架。前者安装在侧墙上，后者吊装在楼板下。但承重托臂支架或承重支吊架只承担管线的自重，不能承受地震力的影响。因此，还需要另外对机电管线进行抗震设计。
利用抗震斜撑作为水平敷设的机电管线抗震措施是现阶段最有效的抗震措施，其原理是通过抗震斜撑给予建筑机电工程设施水平方向的束缚，并利用自身的构造承受来自任意水平方向的地震力作用。如果工程中未设置抗震斜撑，则发生地震时，水平敷设的管线会受到水平地震力的作用，产生不规则的左右摇摆或前后晃动。晃动严重时管线的连接处会在薄弱节点发生断裂脱落，造成经济损失和人员伤亡。
为保证抗震斜撑及连接构件的牢靠，必须与托臂支架或支吊架结合在一起，以装配式抗震托臂支架或装配式抗震支吊架的形式应用于抗震。抗震支架的安装方式与承重支架一样，都是按照一定的间距设置。抗震支吊架一般不作为承重，因此在设计时，抗震支架仅考虑受地震力的作用即可。本文就装配式抗震支吊架在电气专业中的运用为例，探讨总结其在抗震中需考虑的设计条件、安装形式、安装间距、设计要求等。
1.电气设施的抗震设计范围：
抗震支吊架同其他机电设施的抗震措施一样，应用条件必须遵守抗震设计规范。根据《建筑机电工程抗震设计规范GB50981-2014》的规定，电气专业的抗震设计条件应符合以下条件：
抗震设防烈度为6度及6度以上地区的建筑机电工程必须进行抗震设计。对于抗震支吊架设计内容，不仅包括抗震支吊架安装形式的选择及安装间距的计算，同时也包括地震作用的计算及抗震支吊架的组成构件（支撑件、连接件、锚固件）的截面承受力的验算。
对位于抗震设防烈度为6度地区且除甲类建筑以外的建筑机电工程，可不进行地震作用计算。即安装在6度甲类及7度～9度的地区的建筑内的机电管线设施，其抗震支吊架按最大设计间距安装即可。
重力≥150N／m的电缆梯架、电缆槽盒、母线槽以及内径≥60mm的电气配管均应进行抗震设计。考虑到即使地震对小于规定范围配管、电缆梯架、电缆槽盒、母线槽造成破坏，也不会引起大范围停电，受到的经济损失相对较小，因此可不进行抗震设计。
2. 抗震支吊架构件组成及安装形式：
抗震斜撑根据抵抗地震作用力方向的不同，可分为侧向抗震支吊架和纵向抗震支吊架。侧向抗震支吊架的抗震斜撑垂直于机电管线敷设的方向安装，给予管线侧向的束缚，防止管线的左右摇摆，如图1所示；纵向抗震支吊架的抗震斜撑平行于机电管线敷设的方向安装，给予管线纵向的束缚，防止管线前后晃动。
图1.电气桥架侧向抗震支吊架
侧向抗震斜撑和纵向抗震斜撑可以同时组装在同一个支吊架上，称为侧向纵向抗震支吊架，如图2所示。侧向纵向抗震支吊架能同时抵抗侧向和纵向的地震水平作用力，因此经常应用于同时需要设置侧向和纵向抗震支吊架的间距节点。
图2.电气桥架侧向纵向抗震支吊架
另外，侧向抗震斜撑可以只安装在机电管线的单侧（左侧或右侧），也可以左右双侧都安装,这需要通过对抗震斜撑的受力分析来确定。当单侧斜撑杆件的承受能力满足抗震要求时，可只单侧安装;反之，需要双侧安装。
而纵向抗震斜撑必须在水平机电管线敷设方向的左右两侧都安装。这是由于纵向抗震支吊架的安装间距是侧向抗震支吊架的2倍，其受到的地震作用力也是侧向抗震支吊架的2倍，当纵向抗震斜撑在机电管线的左右两侧都安装时，每个的纵向斜撑只需承担1倍地震作用力。相比单侧安装，两侧安装的纵向斜撑杆件的承受能力更容易达到抗震要求。
3.抗震支吊架之间间距：
(1).最大安装间距
《建筑机电工程抗震设计规范GB50981-2014》中规定，两个抗震支吊架之间的最大间距详见表1。
表1. 抗震支吊架之间最大间距
类 别
侧向
纵向
新建工程
刚性材质电线导管、电缆桥架（包括梯架、托盘和槽盒）
12米
24米
非金属材质电线导管、电缆桥架（包括梯架、托盘和槽盒）
6米
12米
改建工程
刚性材质电线导管、电缆桥架（包括梯架、托盘和槽盒）
6米
12米
非金属材质电线导管、电缆桥架（包括梯架、托盘和槽盒）
3米
6米
表1给出了抗震支吊架安装间距的上限值。在工程应用中，抗震支吊架安装间距决不能超过表中的数值。
(2).设计安装间距
而在实际工程中，现场条件是复杂多变的，每一段机电管线的抗震支吊架的准确安装间距应通过公式计算得出。
根据《建筑机电工程抗震设计规范GB50981-2014》规定，水平敷设的机电管线，其侧向及纵向抗震支吊架间距计算公式如下：
=
其中，
水平管线的纵向及侧向抗震支吊架间距(m)；
—抗震支吊架的最大间距(m)，按表1取值
水平地震力综合系数。该系数小于1．0时,按1．0取值。
k —抗震斜撑角度调整系数，调整角度系数由斜撑直长度与水平长度比值或斜撑与吊杆的夹角决定，可按表2取值。
表2. 抗震斜撑角度调整系数
斜撑与吊杆的夹角
斜撑垂直长度与水平长度比值
调整系数
45°
1.00
1.00
33.7°~45°
≤1.50
1.67
26.6~33.7°
≤2.00
2.33
注1：侧向、纵向抗震支吊架的斜撑安装，垂直角度宜为45°，且不得小于30°；
注2：斜撑角度调整系数k 最小值取1。
(3). 水平地震力综合系数
的计算公式如下：
=
其中，
γ—非结构构件功能系数，按表3及表4取值；
η—非结构构件类别系数，按表3取值；
ξ1—状态系数；对支承点低于质心的任何设备和柔性体系宜取 2.0，其余情况可取 1.0；
ξ2—位置系数，建筑的底部宜取1.0，顶点宜取2.0，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；可按表5中多遇地震的规定采用。
表3.建筑电气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
乙类建筑
丙类建筑
电缆、桥架、线槽、母线
0.9
1.4
1.0
0.6
表4.不同性能状况下建筑电气设备构件的功能系数选取
性能水准
功能描述
变形指标
高要求
外观可能损坏但不影响使用功能和防火能力
可经受相连结构构件出现1.4倍以上设计挠度的变形，其功能系数取≥1.4
中等要求
使用功能基本正常或可很快恢复，耐火时间减少1/4
可经受相连结构构件出现设计挠度的变形，其功能系数取1.0
一般要求
多数构件基本处于原位，但系统可能损坏，需修理才能恢复功能。耐火时间明显降低
只能经受相连结构构件出现0.6倍设计挠度的变形，其功能系数取0.6
表5. 水平地震影晌系数最大值
地震影响
6度
7度
8度
9度
设计基本加速度
0.05g
0.1g
0.15g
0.2g
0.3g
0.4g
多遇地震
0.04
0.08
0.12
0.16
0.24
0.32
(4). 计算实例
例如：在一座抗震设防烈度为7度的新建甲类建筑内，一段水平电缆桥架敷设在狭长的地下室走廊里，走廊内同时敷设风管和水管。管综排布后确定电缆桥架的抗震支吊架的斜撑与吊杆的夹角为35°。根据要求，7度的建筑机电工程需进行抗震设计及计算此段电缆桥架的抗震支吊架合适的安装间距。
根据表1可知，电缆桥架的侧向抗震支吊架和纵向抗震支吊架的最大安装间距分别为12米和24米。查得建筑所属地区的地震设计基本加速度为0.15g，桥架位于地下室悬挂敷设。由此得到
,
计算结果为0.3024。由于该数值小于1，因此
最后取值为1。斜撑与吊杆的夹角为40°时，根据表2中数据，抗震斜撑角度调整系数k取1.67。
将上述取值带入水平管线侧向及纵向抗震支吊架间距计算公式，得到：侧向抗震支吊架的计算安装间距
=12/1/1.67=7.18米，取整为7米；纵向抗震支吊架的计算安装间距
=24/1/1.67=14.37米，取整为14米。根据计算分析，该电缆桥架应每隔7米设置一个侧向抗震支吊架，每隔14米设置一个侧向纵向抗震支吊架。具体设置如图3所示。
图3.抗震支吊架设计间距
4．结语
抗震支吊架遵循设计原则，合理设计安装间距及正确选型，不仅能保证机电管线设施在地震中避免损坏、减少损失，还能控制抗震系统的造价，防止抗震能力不足或浪费材料。因此，在设计人员应充分了解抗震设计前置条件，掌握现场管综安装情况，以确保抗震设计在现场顺利实现。
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