北京時間（UTC+8）2008年5月12日（星期一）14時28分04秒，我國四川省阿壩藏族羌族自治州汶川縣發(fā)生8.0級地震，地震烈度達11度，地震中69227人遇難，374643人受傷，17923人失蹤，是中華人民共和國成立以來破壞力更大的地震，也是唐山大地震后傷亡朂慘重的一次地震。汶川地震造成直接經濟損失8452億元人民幣，其中房屋的損失很大，民房和城市居民住房的損失占總損失的27.4%，包括學校、醫(yī)院和其他非住宅用房的損失占總損失的20.4%。

地震引發(fā)的次生災害，如水災、火災、爆炸、毒氣泄漏及放射性物質擴散等災害，對人類的生命與財產安全的破壞是巨大的。

民用建筑中，與次生災害朂直接關聯(lián)的就是建筑機電系統(tǒng)，其中包括：建筑給水排水、消防、供暖、通風、空調、燃氣、熱力、電力、通訊等機電工程設施。故而，加強建筑機電系統(tǒng)抗震保護，有效在地震中更好的保護人民生命和財產的安全，是建筑抗震領域的重中之重。

《建筑機電工程抗震設計規(guī)范》（GB50981-2014）以“預防為主”為方針，以使建筑給水排水、供暖、通風、空調、燃氣、熱力、電力、通訊、消防等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、維護管理方便為目標?！兑?guī)范》要求，抗震設防烈度為6到9度的建筑機電工程設施抗震設計應達到以下要求：

1.  當遭受低于本地區(qū)抗震設防烈度的地震影響時，機電工程設施一般不受損壞或不需修理可繼續(xù)運行；

2.  當遭受相當于本地區(qū)抗震設防烈度的地震影響時，機電工程設施可能損壞景一般維修或不需維修仍可繼續(xù)運行；

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

在《規(guī)范》實施之前，我國建筑機電工程抗震設計主要依照《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2011中的相關條例：

1.0.2  抗震設防烈度為6度及以上地區(qū)的建筑，必須進行抗震設計。

3.7.1  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。

3.7.2 非結構構件的抗震設計，應由相關專業(yè)人員分別負責進行。

13.1.1 建筑附屬機電設備指為現(xiàn)代建筑使用功能服務的附屬機械、電氣構件、部件和系統(tǒng)，主要包括電梯、照明和應急電源，通信設備，管道系統(tǒng)，采暖和空氣調節(jié)系統(tǒng)，煙火監(jiān)測和消防系統(tǒng)，公用天線等。進行設計，但《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2011并未對建筑機電工程抗震設計方法進行詳細的規(guī)定與說明。

一、序論

住建部為貫徹執(zhí)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，使建筑給水排水、供暖、通風、空調、燃氣、熱力、電力、通訊、消防等機電工程設施經抗震設防后，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，制定了《建筑機電工程抗震設計規(guī)范》GB50981-2014。

《規(guī)范》適用于抗震設防烈度為6度至9度的建筑機電工程設施抗震設計，不適用于抗震設防烈度大于9度或有特殊要求的建筑機電工程設施的抗震設計。       《規(guī)范》要求抗震設防烈度為6度及6度以上地區(qū)的建筑機電工程設施必須進行抗震設計。（注：抗震設防烈度是指，按******規(guī)定的權限批準作為一個地區(qū)抗震設防依據(jù)的地震烈度，一般情況，取50年內超越概率10%的地震烈度。地震烈度與震級不同，震級是地震大小的一種度量，根據(jù)地震釋放能量的多少來劃分，用“級”來表示。同樣大小的地震，造成的破壞不一定相同；同一次地震，在不同的地方造成的破壞也不同。為衡量地震破壞程度，科學家又“制作”了另一把“尺子”一一地震烈度。地震烈度表示地震對地表及工程建筑物影響的強弱程度，其不僅跟震級有關，還跟震源深度、地表地質特征有關。為了在實際工作中評定烈度的高低，有必要制訂一個統(tǒng)一的評定標準。中國按12烈度等級劃分烈度表）

表1.  1~12級烈度表

烈度                          表現(xiàn)

1  無損壞，無感覺。

2  無損壞，基本無感覺。

3  無損壞，有載重車駛過的感覺，懸掛物微搖。

4   無損壞，多數(shù)人有感覺，懸掛物輕搖。

5   無損壞，所有人有感覺，懸掛物明顯搖擺。

6   房屋有損壞，很差的房子破壞。人行動不穩(wěn)，物品墜落，家具移動。

7   房屋大多損壞，少數(shù)破壞，也有傾倒。發(fā)生陡坎滑坡。人從室內倉皇逃出，懸掛物強烈搖擺。

8   房屋許多破壞，少數(shù)傾倒；地上有裂縫，常發(fā)生相當大的土石散落、滑坡和山崩，人很難站得住；家具移動，部分翻到。

9   房屋許多傾倒，道路有裂縫。有時路基毀壞。上裂縫很多，寬達10cm以上，很多滑坡和土石散落、山崩；房屋倒塌，造成人畜傷亡。

10  大多數(shù)房屋傾倒，地上裂縫寬幾十厘米，個別情況下達1m以上，山區(qū)和岸邊的懸崖崩塌，造成人畜死傷。

11  房屋普遍損壞，路基和土堤等大段損壞，大段鐵軌彎曲；地下管道完全不能使用，地面形成許多寬大裂縫，大規(guī)模的滑坡、裂縫和崩塌，地表產生大量垂直和水平斷裂；地表水和地下水位劇烈變化。由于房屋倒塌，壓死大量人畜。

12  廣大地區(qū)內房屋建筑設施普遍損壞，廣大地區(qū)內地形有劇烈變化；由于江河湖海涌浪及山區(qū)內崩塌和土石散落的影響，動、植物遭到毀滅性破壞。

1 、當遭受低于本地區(qū)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(xù)運行；

2、 當遭受相當于本地區(qū)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(xù)運行；

3、 當遭受高于本地區(qū)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。

建筑應根據(jù)其使用功能的重要性分為甲類、乙類、丙類、丁類四個抗震設防類別。

甲類建筑應屬于重大建筑工程和地震時可能發(fā)生嚴重次生災害的建筑，乙類建筑應屬于地震時使用功能不能中斷或需盡快恢復的建筑，丙類建筑應屬于除甲、乙、丁類建筑以外的建筑，丁類建筑應屬于抗震次要建筑。

甲類建筑在地震破壞后會產生巨大社會影響或造成巨大經濟損失。嚴重次生災害指地震破壞后可能引發(fā)水災、火災、爆炸、劇毒或強腐蝕性物質大量泄漏和其他嚴重次生災害。

乙類建筑屬于地震破壞后會產生較大社會影響或造成相當大的經濟損失，包括城市的重要生命線工程和人流密集的多層的大型公共建筑等。

丁類建筑，其地震破壞不致影響甲、乙、丙類建筑，且社會影響和經濟損失輕微。一般為儲存物品價值低、人員活動少、無次生災害的單層倉庫等。

6度甲類及7-9度的地區(qū)的建筑機電工程必須采取所有抗震措施并進行抗震驗算，6度地區(qū)甲類以下的建筑機電工程也應按相應章節(jié)采取抗震措施，但可不進行抗震驗算。

二、抗震支撐型式

《規(guī)范》說明，抗震支撐由錨固體、加固吊桿、斜撐和抗震連接構件組成的構件。

 

1—長螺桿；2—設備或管道等；3—螺桿緊固件；4—C型槽鋼；5—抗震連接構件；6—抗震連接構件

圖例中通過螺桿緊固件連接螺桿與槽鋼的方式，提高螺桿本身的抗彎性能。

相關術語解釋：

1.側向抗震支吊架：斜撐與管道橫截面平行的抗震支吊架；

2.縱向抗震支吊架：斜撐與管道橫截面垂直的抗震支吊架；

3.單管抗震支吊架：由一根承重吊架和抗震斜撐組成的抗震支吊架；

4.門型抗震支吊架：由兩根及以上承重吊架和橫梁、抗震斜撐組成的抗震支架。

《規(guī)范》規(guī)定，抗震支吊架在地震中應對建筑機電工程設施給予可靠保護，承受來自任意方向的地震作用，其具體支撐方式，通俗的講即在規(guī)定的節(jié)點添加橫向抗震支撐與縱向抗震支撐。

圖2.風管抗震支撐

三、設計規(guī)范《建筑機電工程抗震設計規(guī)范》（GB50981）相關條款

1.0.1 “預防為主” ：使建筑給水排水、供暖、通風、空調、燃氣、熱力、電力、通訊、消防等機電工程設施經抗震設防后，減輕地震破壞，防止次生災害，避免人員傷亡，減少經濟損失；

1.0.2 適用于抗震設防烈度為6 度至9 度的建筑機電工程設施抗震設計；

1.0.4 抗震設防烈度為6 度及6 度以上地區(qū)的建筑機電工程設施必須進行抗震設計。（本規(guī)范******項強條）

4.1.2 管道的布置：需要設防的室內給水、熱水以及消防管道管徑大于或等于DN65 者，當其采用吊架固定時，應按本規(guī)范第8 章的要求設置抗震支承。

8 度、9 度地區(qū)的高層建筑的給水、排水立管其直線長度超過50m 時宜采取抗震動措施，其直線長度超過100m 時，應采取抗震動措施；

5.1.2 供暖、空氣調節(jié)、水管道的布置：鍋爐房、制冷機房、熱交換站內的管道應有可靠的側向和縱向抗震支撐，多根管道共用支吊架或管徑≥300mm 的單根管道支吊架宜采用門型抗震支吊架；矩形截面面積大于等于0.38m2 和圓形直徑大于等于0.70m 的風道可采用抗震支吊架。

5.1.4 防排煙風道、事故通風風道及其設備應采用抗震支吊架。（強條）

6.1.1 對于內徑不小于25mm 的燃氣管道應進行抗震設計

6.2.8在建筑高度大于50m 的建筑內，燃氣管道應根據(jù)建筑抗震要求，在適當?shù)拈g隔設置抗震支撐。

7.1.2 對于內徑大于等于60mm 的電氣配管及重力大于等于150N/m 的電纜梯架、電纜槽盒、母線槽均應進行抗震設防。

7.4.6 設在建筑物屋頂上的共用天線應采取防止因地震導致設備或其部件損壞后墜落傷人的安全防護措施。（規(guī)范第三條強條）

8.1.1 抗震支吊架在地震中應對建筑機電工程設施給予可靠保護，承受來自任意水平方向的地震作用。

8.1.2 組成抗震支吊架的所有構件應采用成品構件。連接緊固件的構造應便于安裝。

8.1.3 保溫管道的抗震支吊架限位應按管道保溫后的尺寸設計，且不應限制管線熱脹冷縮產生的位移。

8.1.4 抗震支吊架應根據(jù)其承受的荷載進行抗震驗算。

8.2.1 水平地震力應按額定負荷時的重力荷載計算。

8.2.2 干管的側向抗震支撐應計入未設抗震支撐支管道的縱向水平地震力。

8.2.5 抗震支吊架應根據(jù)所承受荷載進行抗震驗算，并調整抗震支吊架間距，直至各點均滿足抗震荷載要求。

四、抗震支架設計

機電管道的水平地震力應按其額定負荷時的重力荷載計算，且管道系統(tǒng)干管的側向抗震支撐以計入未設抗震支撐管道的縱向水平地震力?？拐鹬伍g距超過更大設計間距時，應在中間加設抗震支架，抗震支撐布點間距需嚴格按《規(guī)范》中的公式進行計算。

在管道系統(tǒng)的特殊位置必須進行抗震支撐，包括但不限于每段水平直管道兩段、管道發(fā)生縱向偏移且超出允許值處、水平管道轉彎處、水平管道與豎直管道連接處等。

抗震支撐設置完成后，需進行校核并對布點位置進行調整。

表2.管道抗震支架更大允許間距

管道類別		抗震支吊架更大間距（m）
		側向	縱向
給水、熱水及消防管道	新建工程剛性連接金屬管道	12.0	24.0
	新建工程柔性連接金屬管道；非金屬管道及復合管道	6.0	12.0
燃氣、熱力管道	新建燃油、燃氣、醫(yī)用氣體、真空管、壓縮氣體管、蒸汽管、高溫熱水管及其他有害氣體管道	6.0	12.0
通風及排煙管道	新建工程普通剛性材質風管	9.0	18.0
	新建工程普通非金屬材質風管	4.5	9.0
電線套管及電纜梯架、電纜托盤和電纜槽盒	新建工程剛性材質電線套管、電纜梯架、電纜托盤和電纜槽盒	12.0	24.0
	新建工程非金屬材質電線套管、電纜梯架、電纜托盤和電纜槽盒	6.0	12.0

地震力計算方法：

1.等效側立法——適用于一般情況：水平地震作用標準值按下列公式計算：

 F=γηζ₁ζ₂α_maxG

F—沿朂不利方向施加于機電工程設施重心處的水平地震作用標準值；

γ—非結構構件功能系數(shù)，取決于建筑抗震設防類別和使用要求；

η—非結構構件類別系數(shù)；

ζ1—狀態(tài)系數(shù)；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；

ζ2—位置系數(shù)，建筑的頂點宜取2.0；底部宜取1.0，沿高度線性分布；

αmax—地震影響系數(shù)更大值；

G—非結構構件的重力，應包括運行時有關的人員、容器和管道中的介質及儲物柜中物品的重力。

2.樓面反應譜法——適用于自振周期長的設備及管道：

水平地震作用標準值按下列公式計算：

F=γηβG 

F—沿朂不利方向施加于機電工程設施重心處的水平地震作用標準值；

γ—非結構構件功能系數(shù)，取決于建筑抗震設防類別和使用要求；

η—非結構構件類別系數(shù)；

β—建筑機電工程設施樓面反應譜值

G—非結構構件的重力，應包括運行時有關的人員、容器和管道中的介質及儲物柜中物品的重力。

3.豎向地震作用標準值按下列公式計算：

Fv=γηζ1ζ2αvmaxG  

Fv—施加于機電設備部件重心處的豎向地震作用標準值；

γ—非結構構件功能系數(shù)，取決于建筑抗震設防類別和使用要求；

η—非結構構件類別系數(shù)；

ζ1—狀態(tài)系數(shù)；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；

ζ2—位置系數(shù)，建筑的頂點宜取2.0；底部宜取1.0，沿高度線性分布；

αvmax—豎向地震影響系數(shù)更大值；

G—非結構構件的重力，應包括運行時有關的人員、容器和管道中的介質及儲物柜中物品的重力。

抗震實施流程：

1.  初步布點（初步布點方案、節(jié)點大樣、節(jié)點數(shù)量及初步預算）

2.  地震力計算

3.節(jié)點深化設計（依據(jù)地震力大小及建筑結構情況，對每個節(jié)點進行深化設計）

4.布點調節(jié)（根據(jù)深化設計方案，對個別節(jié)點平面位置進行調節(jié)）

5.現(xiàn)場施工調節(jié)及二次驗算（根據(jù)施工現(xiàn)場管線改動情況，對節(jié)點設計進行調節(jié)驗算）