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电缆桥架抗震支架的设计与安装实例

前言

为积极贯彻执行《中华人民共和国建筑法》和《中华人民共和国防震减灾法》，实行以“预防为主”的方针，使建筑机电工程经抗震设防后，减轻地震破坏，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、维护管理方便，机电工程应设置抗震支吊架。本电缆桥架的抗震支吊架设计中，电缆桥架与导体重量的计算是重难点，一直以来阻扰设计师对于此部分的内容判断，本文从工程实际出发，从易学易掌握的角度解读工程计算，让广大读者能否掌握和理解规范与图集，能够顺利完成工程计算。

01、工程概况

本工程为广东广州某科技产业园区项目，含高标准工业厂房，高层办公楼，地下室停车库，周边配套建筑，首层层高6米和7.5米，标准层层高4.5米；用途为电子产业研发及办公。广州抗震设防烈度为7度，0.1g；工程对象为地下室停车库电气桥架的抗震支吊架设计。

02、抗震大方向原则

为贯彻执行《中华人民共和国建筑法》和《中华人民共和国防震减灾法》，实行以“预防为主”的方针，使建筑机电工程经抗震设防后，减轻地震破坏，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、维护管理方便。具体要求如下：

1、当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，机电工程设施一般不受损坏或不需修理可继续运行；

2、当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，机电工程设施可能损坏经一般修理或不需修理仍可继续运行；

3、当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时，机电工程设施不至于严重损坏，危及生命。

03、强制性规范条款：

《建筑抗震设计规范GB50011-2010》 第1.0.2条，抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。第3.7.1条，非结构构件，包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备，自身及其与结构主体的连接，应进行抗震设计。

《电力设施抗震设计规范 GB50260-2013》第1.0.3条，新建、改建和扩建的电力设施必须达到抗震设防要求。

《建筑机电工程抗震设计规范GB50981-2014》第1.0.4条，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。

综上所述，为保证消防系统、应急通信系统、电力保障系统等重要机电工程的震害可控制在局部范围内，避免造成次生灾害，建筑机电工程应采取抗震措施。

抗震设防烈度大于9度或有特殊要求的建筑机电工程抗震设计，应进行专家论证。

04、电缆桥架、导体、母线重量计算：

《建筑机电工程抗震设计规范GB50981-2014》 第7.1.2条，内径不小于60mm的电气配管及重力不小于150N／m的电缆梯架、槽盒、母线槽均应进行抗震设防。则电缆桥架与铜导体的重量计算为重点和难点。

铜导体重量计算步骤如下：

首先查阅《建筑结构荷载规范 GB50009-2012》附录A 常用材料和构件的自重，铜导体的自重按紫铜为89kN/m3，然后做如下换算，假设铜导体长度为1米，则每1mm2的铜导体重量为0.089N，则结论为截面积S的铜导体重量为S X 0.089 N。注：铜导体的绝缘层及外护层由于计算十分复杂，建议不计入统计重量，采用适当裕量的方法不会影响工程判断。

钢制电缆桥架重量计算步骤如下：

首先查阅《建筑结构荷载规范 GB50009-2012》附录A 常用材料和构件的自重，钢自重为78.5kN/m3，然后做如下换算，假设桥架长度为1米，则每1mm2的桥架重量为0.0785N，则结论为截面积S的钢导体重量为S X 0.0785 N。

母线重量查阅《工厂常用数据设备手册》，母线槽规格250A的重量为18kg/米，母线槽规格400A的重量为22kg/米,则可知母线槽规格250A以上的应做抗震处理。

05、电缆桥架抗震支吊架设计：

工程设计理论计算做法：

根据图集《建筑电气设施抗震安装16D707-1》 第60页（后文简称图集），第3.3.2条公示，水平桥架的侧向及纵向抗震支吊架间距应按下式计算：L=L0/（αEK x K）；        

式中：

L-水平桥架侧向及纵向抗震支吊架间距(m),  

L0-抗震支吊架的最大间距(m)可按本图集第7页表2抗震设计要点的规定确定。

αEK-水平地震作用综合系数，宜按图集式（7）计算结果取值，当该系数小于 1.0时按 1.0取值。

k一抗震斜撑角度调整系数，当斜撑垂直长度与水平长度比为 1.0时调整系数取 1.0，当斜撑垂直长度与水平长度比小于或等于1.5时调整系数取1.67。当斜撑垂直长度与水平长度比小于或等于2.0时调整系数取2.33。

图集3.3.3 水平地震力综合系数可接下式计算：αEK＝γηC1C2αmax （7）。

式中：

γ- 非结构构件功能系数按表1和表2选择。

η- 非结构构件类别系数按表 1选择；

C1- 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；

C2- 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水平地震影响系数最大值；按表3中多遇地震参数选择；

 G-电气工程设施（变压器、 配电柜和配电箱等）的重力。

06、抗震支吊架工程实例

本工程为广东广州某科技产业园区项目，含高标准工业厂房，高层办公楼，地下室停车库，周边配套建筑，首层层高6米和7.5米，标准层层高4.5米；用途为电子产业研发及办公。广州抗震设防烈度为7度，0.1g；工程对象为地下室停车库电缆桥架的抗震支吊架设计。

参数取值>>>

功能系数γ =0.6；

类别系数η=0.9；

αmax水平地震影响系数最大值为0.08。

状态系数C1=2或1（此处可按两种可能取值）；

位置系数C2=1（位于地下室）；

水平地震影响系数αmax=0.08；

αEK参数取值>>>

情况1，状态系数C1=2：

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

情况2，状态系数C1=1：

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

所有可能的情况αEK均小于1，则αEK取值为1。

抗震斜撑角度调整系数k取值，有3种可能取值，分别为1或1.67或2.33。

此处将三种可能均做列举如下：

情况1，调整系数k=1：

侧向 L=L0/（αEK x K）=12/（1x1）=12；

纵向 L=L0/（αEK x K）=24/（1x1）=24；

情况2，调整系数k=1.67：

侧向 L=L0/（αEK x K）=12/（1x1.67）=7；

纵向 L=L0/（αEK x K）=24/（1x1.67）=14；

情况3，调整系数k=2.33：

侧向 L=L0/（αEK x K）=12/（1x2.33）=5；

纵向 L=L0/（αEK x K）=24/（1x2.33）=10；

抗震支吊架工程设计理论计算做法间距结论:

（1）αEK民用项目与工业项目，常规项目情况基本小于1，大于1的情况概率极端低，笔者通过多个项目多方面测试，基本不会出现大于1的情况，因此工程可按1取值。

（2）k的取值有3种可能，主要决定因素是桥架与顶板的距离和厂家出厂的产品规格，故常规项目侧向/纵向最大距离为12m/24m，或者侧向/纵向最大距离为5m/10m。

（3）工程建议：

当桥架在楼板底安装，距离楼板未超过1m时，对产品厂家提出要求，即产品斜撑垂直长度与水平长度相等，抗震支吊架侧向/纵向间距按12m/24m。

局部位置，当桥架距离顶板过远，产品厂家的产品无法满足斜撑垂直长度与水平长度相等的要求时，可按实际产品的斜撑垂直长度与水平长度的比值，确定k的取值1.67或2.33。

当桥架安装在墙壁时可不设计抗震支吊架。