试述抗震支吊架结构在城市轨交系统中的应用

文/王海忠 上海建工四建集团有限公司 上海 200032

在轨交工程的设计过程中，为保障项目质量，必须考虑到地震的极大破坏力及其带来的巨大损失这一因素，此外还要考虑轨交运行时产生的震动对机电系统造成的影响，这就对轨交工程的设计提出了更高的要求。为达到这一目标就必须积极采取措施或采纳具有革命性的技术，其中抗震支吊架的引入不仅能够提升轨交系统的整体抗震性能，也使其运营更加稳定与安全。本文结合上海16号线周浦东站及鹤沙航城站，详细阐述抗震支吊架结构在轨交系统中的作用及所遇到的难题。

1、抗震支吊架概述

抗震支吊架在地震多发国家已具有多年发展历史，但在我国尚属新兴技术之一。抗震支吊架可用于排水、消防、暖通空调、电气、燃气等机电工程，主要荷载以地震力为主，一旦设防烈度的地震来袭，该结构能将槽盒、管道等设备的地震作用传送至结构体。再者目前轨道交通车辆在运行当中产生的震动对普通支架及管线会带来重大影响，短时间内可能不会造成破坏，但是时间一长将会带来重大安全隐患。传统的支吊架系统是将重力作为主要的荷载，这两种技术在同一工程内的设置并不重复，且可起到相辅相成的效果。

2、需要进行抗震设防的部位

悬吊管道中重力大于1.8KN的设备；DN65以上的生活给水、消防管道系统；矩形截面积大于等于150N/m的电缆梯架、电缆槽盒、母线槽；防排风风道、事故通风风道及相关设备。

3、抗震支吊架布置原则

a.支吊架布置中的风、水、电等专业抗震支吊架间距应该按照表1选择，其中抗震综合支吊架间距取各专业抗震支吊架间距的最小值。

b.每段水平直管道应在两端设置侧向抗震支吊架。

c.当两个侧向抗震支吊架间距超过最大设计间距时，应在中间增设侧向抗震支吊架。

d.每段水平直管道应至少设置一个纵向抗震支吊架，当两个纵向抗震支吊架距离超过最大设计间距时，应按表1要求间距依次增设纵向抗震支吊架。

e.刚性连接的水平管道，两个相邻的抗震支吊架间允许纵向偏移值。应符合下列规定：

水管及电线套管不得超过最大侧向支吊架间距的1/16；

高潮偷偷瞅了一眼前排的田卓，发现她也微露惊诧之色。高潮想了想，立马写了条短信，发给田卓：昔日草莽的鸿门宴，在两千多年后的今天，即将在这里，华丽上演。

风管、电缆梯架、电缆托盘和电缆槽盒不得超过其宽度的两倍。

f.水平管道应在离转弯处0.6m范围内设置侧向抗震支吊架；若斜撑直接作用于管道，其可作为另一侧管道的纵向抗震支吊架；距下一纵向抗震支吊架间距应按下式计算：

L＝((L1＋L2))/2＋0.6式中： L为距下一纵向抗震支吊架间距（m）；L1为纵向抗震支吊架间距（m）；

L2为侧向抗震支吊架间距（m）。g.水平管线通过垂直管线与地面设备连接时，管线与设备之间采用柔性连接。水平管线距垂直管线600mm范围内设置侧向支撑。垂直管线底部距地面大于0.15m应设置抗震支撑。

4、抗震支吊架结构的安装

抗震支吊架结构在城市轨交系统中需注意以下几点安装要求：

首先，计算地震力荷载时，尤其是水平地震荷载力，无需考虑其它影响因素，只需要将满负荷重量数据作为计算数据即可。

其次，抗震支吊架需将热胀冷缩因素纳入考量范围以内，且不可限制管线由于热胀冷缩而产生的应力。在挑选纵向吊架的构件上，应尽量选择具备抵抗热胀冷缩应力的构件型号。对于专用于保温管线的抗震支吊架，其尺寸要按照保温以后的大小来量定。

第三，管线与电线套管可在适当范围内纵向偏移，但必须保持在最大侧向支撑间距的1/16以内，风管的偏移角度不可大于其宽度的两倍。水平管道如遇直角转弯就需要布置抗震支吊架。管线如遇建筑物沉降缝，抗震支吊架结构需及时做出有关沉降位移的设计布置。在安装纵向或侧向的斜撑时，以45度为最适宜角度，且必须大于30度。

最后，不论是纵向斜撑或侧向斜撑，斜撑偏离2.5度均不会对水电风系统的单管或者是门形吊架等多管共用产生影响。

5、抗震支吊架的实际应用

5.1 工程概况

鹤沙航城站为高架三层侧式车站（包含地下电缆夹层）：地面一层为设备层，地面二层为站（上厅层，地上三层为站台层。车站总长为144.4米，总宽为23.26米，建筑高度小于24米，总建筑面积8823 。

抗震支吊架的最大间距 表1

5.2 抗震支吊架结构技术要点

该项工程于2012年6月1日开工，2013年12月底全部竣工停车。轨道交通16号线工有13座车站，其中在春节装饰3标分别是罗山路站、周浦东站、鹤沙航城站，其中周浦东站、鹤沙航城站高架区间进车站部分都是采用新型U型梁设计，与之连接的是车站站台，站台时现浇的混凝土结构，考虑到该梁底部不允许承载受力，站厅公共区域正好处于U型梁底部，从变电所及水泵房等设备房内管线需要从站台箱梁底部穿越站厅公共区域，最终到达管理用房。

由于箱梁内有预应力系统，管线支架打膨胀螺栓容易造成损坏，采用预埋槽件的方法事将槽件预埋于梁底部作为支架连接点，使用与之配套的T型螺栓连接、固定外部的机电管线，预埋槽件系列产品具有动态、静态承载力高，抗冲击力强、易于调整等特点，并采用了国际最先进的多元合金渗层技术，大幅延长产品的使用寿命。管线支架设计采用减震支架形式，很好的运用了这些特点，提高了使用寿命，独特的连接方式，避免列车在运行过程中持续产生的震动对管线产生损坏，影响正常的营运。减震支架的布置经我方深化设计人员根据设计院提供的管线的数量和走向等参数，通过优化对照明、电力、装修图纸中支架上桥架、管线以及吊顶装修等的位置排布，来确定深化方案，最终确定好抗震支架的材料选用、连接方式、构造型式、布置的具体位置等方面的关键工艺后提交原设计进行审核，设计审核通过后按照深化的图纸进行备料加工、安装。如图1所示。

深化完成后的支架可谓是一架多用，不仅综合了所有穿越管线的走向，又为后期的机电安装、装修提供了便利。适当组合照明、动力、通信、信号、FAS/BAS等桥架分层有序排布于吊架上，上部为弱电桥架，下部为动照桥架，为支架底下灯槽提供了安装便利，减少了单管支吊架数量，合理利用资源。这样既满足了装饰的美观要求，又满足了机电管线的实用性，如图2所示。

图1 抗震支吊架结构连接方式

图2 抗震支吊架结构

6、抗震支吊架设计在轨交系统中存在的问题

抗震支吊架的计算与安装布置在特大城市轨交系统中均严格遵循相关标准要求，但依据实际情况，依然存在诸多技术问题。

6.1 抗震支吊架的地震力计算与轨交系统的地下部分

在目前的行业相关标准和技术规范下，有关轨交系统的地下部分仍因必须考虑项目周边的土体情况等因素而仍然处于研究中。针对部分地下工程的地震力计算，目前实行的抗震技术也只能给予初步的概述，无法提供行之有效的计算模型。解决这一难题需要有限元积极配合分析项目周边的土体情况，并且经实验通过。

6.2 行业相关标准与实际情况不符

抗震支吊架结构的布置目前均严格遵循《建筑机电工程抗震设计规范》。在常规的城市轨交工程中，尤其在隐秘狭小的空间内，机电设备管线往往密集且繁多，且管线的布置也讲究分层、分专业或是交叉布置，而抗震支吊架结构的布置也需要以此进行考量，无法根据行业规定进行死板的铺设。

在管线分层、分专业布置的情况下，搭设抗震支吊架的高度就会相应增大，这就要求整个抗震支吊架系统需要具备足够的刚度和强度来满足行业标准的规定。此外，行业标准建议抗震支吊架尽量增设斜向支撑，45度为最适宜角度，但实际工程中的管线布置与这一建议较容易产生冲突，斜向支撑也并非适合所有的工程项目。

结语：

综上所述，在城市轨交系统的设计中，严格把控技术要点，并通过创新改革一系列先进技术，确保抗震支吊架结构的顺利完工，并使其在轨交系统中起到稳定作用。虽然目前关于抗震支吊架结构仍存在部分计算或布置问题需要攻克，但随着城市轨交系统的日臻完善，抗震支吊架将更大限度发挥其作用，为城市的安全运行助力。

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