1、XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 项目项目抗震支架抗震支架力学计算书力学计算书编制单位：编制单位：编制时间：编制时间：目录目录第一部分工程设计总则.11.1 工程概况.11.2 机电抗震设计依据.11.3 机电抗震设计应达到的要求.21.4 机电抗震设计意义.31.5 机电抗震设计范围.4第二部分抗震支撑施工深化设计. 42.1 抗震支撑施工深化设计主要依据.42.2 抗震支撑施工深化设计概述.42.3 抗震支撑的基本设计步骤. 62.4 水平地震作用标准值的计算.62.5 建筑机电工程设施或构件内力组合设计值 S 计算.82.6 管道荷重计算.92.7 矩形风管荷重计
2、算.102.8 电缆桥架荷重计算.122.9 抗震支吊架计算举例. 142.9.1 管道荷载计算示例：.142.9.2 风管荷载计算示例.152.9.3 组合荷载计算示例.172.9.4 桥架荷载计算示例.181第一部分工程设计总则第一部分工程设计总则1.11.1 工程概况工程概况（1）工程名称：XXXXXXXXXXXXXX 项目（2）建设地点：XXXXXXX（3）抗震设防烈度：8 度，设计基本地震加速度值为 0.20g。抗震设防烈度和设计基本地震加速度取值的对应关系，应符合表 1.1的规定。设计基本地震加速为 0.15g 和 0.30g 地区内的建筑机电工程，除建筑机电工程抗震设计规范另有规
3、定外，应分别按 7 度和 8 度的要求进行抗震设计。表表 1.11.1 抗震设防烈度和设计基本地震加速度值的对应关系抗震设防烈度和设计基本地震加速度值的对应关系抗震设防烈度6789设计基本地震加速度值0.05g0.10 （0.15）g0.20 （0.30）g0.40g1.21.2 机电抗震设计依据机电抗震设计依据该项目相关设计执行国家现行（或即将发行）设计规范、标准、通用图集的有关规定，主要包括（但不限于）如表 1.2 所示。表表 1.21.2 设计依据设计依据设计规范、标准、通用图集设计规范、标准、通用图集序号文件编号文件名称1GB50981-201建筑机电工程抗震设计规范242GB5001
4、1-2010建筑抗震设计规范3GB50260-2013电力设施抗震设计规范403S402室内管道支架及吊架5IBC2009抗震工程指导纲要6FMGlobalPropertyLossPreventionDataSheets7NFPA-13StandardfortheInstallationofSprinklerSystems1.31.3 机电抗震设计应达到的要求机电抗震设计应达到的要求根据 GB50981-2014建筑机电工程抗震设计规范的 1.0.3 条：按本规范进行的建筑机电工程设施抗震设计应达到下列要求：1）当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时，机电工程设施一般不受损坏或不需修理可继续
5、运行；2）当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震时，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时，机电工程设施不至于严重损坏，危及生命。31.41.4 机电抗震设计意义机电抗震设计意义地震引发的机电系统灾害主要体现为：1)系统损坏导致的直接经济损失；2)系统损坏引发的水灾及火灾；3)系统损坏引发的人员伤亡；4)火灾引发的结构主体安全。我国防震减灾法及建筑抗震设计规范明确条纹要求需对机电系统采取抗震措施，且强制条文必须严格实施。根据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，经抗震设防后的建筑消防等机电工程设施，
6、当遭遇到本地区抗震设防烈度的地震发生时可以达到减轻地震破坏，减少次生灾害，避免人员伤亡，减少经济损失的目的。采取必要的机电抗震措施可以有效减少机电系统的震害：1)减少机电系统破坏程度，降低经济损失；2)有效控制水灾及火灾的发生；3)减少人员伤亡几率；4)保障主体结构安全不受火灾影响。唯有提高机电系统自身的抗震性能，才能有效防止地震引发的次生灾害，确保地震后机电系统迅速恢复运转。地震时，加装抗震措施的管道及设备相对没有加装的可减少 510 倍的位移量，可有效提高系统的抗震性能。综合根据 GB50981-2014建筑机电工程抗震设计规范的强制要求及本项目实际需要分析，必须在重点部位机电系统进行抗震
7、设防以符合规范4要求、使用要求及验收要求。1.51.5 机电抗震设计范围机电抗震设计范围为了减少和尽可能防止地震时次生灾害的发生，同时也本着节约成本的方针，本方案设计范围主要为：1）所有防排烟风道、事故通风风道；2）DN65以上的生活给水、消防管道系统；3）矩形截面面积大于等于0.38和圆形直径大于等于0.7m的风管系统；4）对于内径大于等于60mm的电气配管及重力大于等于150N/m的电缆梯架、电缆槽盒、母线槽。第二部分抗震支撑施工深化设计第二部分抗震支撑施工深化设计2.12.1 抗震支撑施工深化设计主要依据抗震支撑施工深化设计主要依据1.建筑机电工程抗震设计规范GB50981-20142.
8、建筑抗震设计规范GB50011-20103.FMGlobalPropertyLossPreventionDataSheets4.NFPA-13StandardfortheInstallationofSprinklerSystems2.22.2 抗震支撑施工深化设计概述抗震支撑施工深化设计概述1）根据设计院提供的管线平面图的基础上进行抗震支撑二次深化设计，根据项目的基础信息、设防要求，输入基本数据，采用相应的建筑机电抗5震深化软件进行设计计算，可分析得出不同安装角度和形式的各种力学信息，准确判断不同状态下抗震系统的受力情况。2）深化设计可计算得出每个节点的支吊架综合信息，包括各个节点的支架信息、
9、荷载计算信息，安装模型示意图等，利于后期的核查和验收。3）在满足设计要求的情况下，抗震深化设计可最大限度的减少支吊架的数量，准确得出每个节点、每个楼层、每个建筑、每个项目的材料清单，利于最大化的节约成本和后期的安装指导。4）可向客户提供二次深化设计后详细的施工图纸、支架布局图、支架详图，以便施工的开展和后期验收的开展。5）基于深化设计，向客户提供支吊架材料清单、供货计划及技术服务计划，以保证施工进度和施工质量。6）风管荷载取值依据国家标准通风与空调工程施工质量验收标准（GB50243-2002） ；水管自重取值标准依据国家标准低压流体输送用焊接钢管(GB/T3091-2008)；电缆荷载取值依
10、据国家标准建筑电气工程施工质量验收规范 （GB50303-2002）等。7）具备专业的抗震支吊架设计软件和专业的工程师，并具备方案设计的能力和经验，以保证支吊架的安全性。在施工阶段可根据需要进行现场的深化设计。安装方式多样化，可根据不同情况有不同的合理安装方式。有专业的售后技术服务人员进行现场服务。8）在满足规范要求的前提下，尽量压缩抗震支吊架占用空间，以确保机电管线的整体美观和保证甲方要求。62.32.3 抗震支撑的基本设计步骤抗震支撑的基本设计步骤步骤一:初步确定抗震支吊架的位置和安装形式。步骤二：确定抗震支撑所处位置的抗震设防要求、建筑类别等，最终确定此处地震作用大小。步骤三：基于抗震支
11、吊架与结构的连接布置、架杆与垂直方向的夹角、以及计算出的设计荷载，选择正确的抗震支吊架安装形式、尺寸以及最大长度。步骤四：根据步骤二的设计载荷和架杆与垂直方向的夹角，选择合适的紧固件类型和规格将抗震支吊架固定在建筑物结构上。2.42.4 水平地震作用标准值的计算水平地震作用标准值的计算1）水平地震力综合系数按下列公式计算：EK=12max （2.4.1）式中EK水平地震力综合系数；非结构构件功能系数（见表 2.1） ；非结构构件类别系数（见表 2.1） ；1状态系数；对支撑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；2位置系数，建筑的顶点宜取 2.0，底部宜取 1.0，沿
12、高度线性分布；max地震影响系数最大值（见表 2.2） 。根据上述公式计算出水平地震力综合系数EK，当计算值小于 0.5 时，7按 0.5 取值。表表 2.12.1 建筑机电设备构件的类别系数和功能系数建筑机电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消防系统、燃气及其他气体系统；应急电源的主控系统、发电机、冷冻机等1.02.01.41.4电梯的支承结构，导轨、支架，轿箱导向构件等1.01.41.01.0悬挂式或摇摆式灯具，给排水管道、通风空调管道及电缆桥架0.91.41.00.6其他灯具0.61.41.00.6柜式设备支座0.61.41.00.6冰
13、箱、冷却塔支座1.21.41.01.0锅炉、压力容器支座1.01.41.01.0公用天线支座1.21.41.01.0表表 2.22.2 水平地震影响系数最大值水平地震影响系数最大值地震影响6度7度8度9度多遇地震0.040.08 （0.12） 0.16 （0.24）0.32罕遇地震0.280.50 （0.72） 0.90 （1.20）1.402）当采用等效测力法时，水平地震作用标准值宜按下式计算：8F=12maxG=EKG （2.4.2）式中 F沿最不利方向施加于非结构构件重心处的水平地震作用标准值；G非结构构件的重力， 应包括运行时有关的人员、 容器和管道中的介质及储物柜中物品的重力。2.5
14、2.5 建筑机电工程设施或构件内力组合设计值建筑机电工程设施或构件内力组合设计值 S S 计算计算建筑机电工程设施的地震作用效应（包括自身重力产生的效应和支座相对位移产生的效应）和其他荷载效应的基本组合，应按下式计算：S=GSGE+EhSEhk （2.5.1）式中S机电工程设施或构件内力组合的设计值，包括组合的弯矩、轴向力和剪力设计值；G重力荷载分项系数，一般情况应采用1.2；Eh为水平地震作用分项系数，取1.3；SGE重力荷载代表值的效应；SEhk水平地震作用标准值的效应。建筑机电工程设施构件抗震验算时，摩擦力不得作为抵抗地震作用的抗力；承载力抗震调整系数，可采用 1.0，应满足下式要求：S
15、R （2.5.2）式中 R构件承载力设计值。92.62.6 管道荷重计算管道荷重计算钢管镀锌后，单位满水管道重量见表 2.3。表表 2.32.3 单位满水管道重量单位满水管道重量公称口径DN外径(mm)加厚钢管壁厚（mm）管重量（N/米）水重量（N/米）满水重量(N/米)2533.704.029.605.1034.73242.404.038.329.1147.434048.304.549.0011.8660.865060.304.562.4320.2982.726576.104.580.0734.59114.668088.905.0103.8847.92151.8100114.305.0135
16、.3483.69219.03125139.705.5182.48127.40309.88150168.306.0240.79187.96428.75200219.106.5340.33326.73667.062502737.0458.11516.05974.163003258.0622.71734.531357.2460063010.01517.912862.574380.4870072010.01738.253769.575507.82102.72.7 矩形风管荷重计算矩形风管荷重计算风管荷重计算公式：P=0.21195（a+b） （2.7）式中 P荷重（N） ；a矩形风管宽度（mm） ；b
17、矩形风管高度（mm） ；风管壁厚（mm） 。不同规格的风管管道重量见表 2.4。表表 2.42.4 风管管道重量风管管道重量底边宽（m）宽（mm） 高（mm）壁厚（mm）密度（g/cm）理论每米质量(kg)每米质量(kg）0.55002000.757.88.1911.060.55003200.757.89.5912.950.636304000.757.812.0516.270.880032017.817.4723.590.880063017.822.3130.121100032017.820.5927.801100045017.822.6230.541100050017.823.4031.59
18、1100080017.828.0837.911111000100017.831.2042.121.251250125017.839.0052.651.25125050017.827.3036.861.25125063017.829.3339.591.25125080017.831.9843.171.251250100017.835.1047.391.515005001.27.837.4450.541.616005001.27.839.3153.071.616007001.27.843.0658.131.616008001.27.844.9360.651.616008501.27.845.866
19、1.921.6160010001.27.848.6765.711.8518508001.27.849.6166.97220005001.27.846.8063.182200010001.27.856.1675.822200012501.27.860.8482.132200014001.27.863.6585.922.222006501.57.866.6990.032.525006001.57.872.5497.932.626006501.57.876.05102.67122.82.8 电缆桥架荷重计算电缆桥架荷重计算P=SdL+G （2.8）Sd=S/K式中 P电缆桥架重量；S电缆桥架截面面积
20、；Sd电缆总截面面积；电缆的密度；填充率（%） ；L电缆的长度；g重量加速度，取 9.8N/Kg；K裕量系数，取 1.101.25；G桥架本身的重量。由上述的公式，即可算得到单位（每米）电缆桥架的重量，不同规格电缆桥架的重量见表 2.5。13表表 2.52.5 电缆桥架质量电缆桥架质量序号规格单位桥架重量(kg/m)梯级式托盘式槽合式组合式110050m6.002.00215075m5.006.008.003.00320060m6.007.503.504200100m7.509.0012.00530060m6.5010.006300100m8.0011.507300150m10.5013.00
21、17.00840060m9.0012.509400100m10.5014.5010400150m13.0017.0011400200m25.001250060m11.0015.0013500100m12.5017.00-14500150m14.5020.00-15500200m-30.00-1660060m12.5018.00-17600100m14.0020.00-18600150m16.0023.00-19600200m-35.00-1420800100m16.0026.00-21800150m18.0029.00-22800200m-43.00-2.92.9 抗震支吊架计算举例抗震支吊架
22、计算举例2.9.12.9.1 管道荷载计算示例：管道荷载计算示例：以消防单管为例，管道公称直径 DN150。该点布置的抗震类型为双向支架，支架安装形式如图 1 所示。图图 1 1 单管节点抗震支架设计形式示意图单管节点抗震支架设计形式示意图图中各构件的设计荷载：DN150-168 的马蹄形管夹设计荷载：9000NM12 全牙螺杆设计荷载 N：4750NM12 抗震连接件设计荷载 Ft：9000N单位长度管重 Wunit：428.75N/m15侧向管长 l1：12m纵向管长 l2：24m计算该楼层水平地震力综合系数EK（见 2.4.1） ：EK=12max=0.224EK0.5当EK计算值小于
23、0.5 时，按 0.5 取值，故水平地震力综合系数为 0.5。侧向荷载=单位长度的管重侧向管长数量水平地震力综合系数：F1=Wunitl1naEk=2572.5NS1=GSGE+EhSEhk=1.3F1=3344.25NFt；纵向荷载=单位长度的管重纵向管长数量水平地震力综合系数：F2=Wunitl2naEk=5145NS2=GSGE+EhSEhk=1.3F2=6688.5NFt；由此可知满足抗震要求。2.9.22.9.2 风管荷载计算示例风管荷载计算示例以防排烟风管为例，风管规格：10001000，风管壁厚假设为 1mm，该点布置的抗震类型为双向支架，支架安装形式如图 2 所示。16图图 2
24、 2 风管节点抗震支架设计形式示意图风管节点抗震支架设计形式示意图图中各部件的荷载：M12 全牙螺杆设计荷载 N：4750NM12 抗震连接件设计荷载 Ft：9000N侧向管长 l1：9m纵向管长 l2：18m计算该楼层水平地震力综合系数EK（见 2.4.1） ：EK=12max=0.448EK0.5当EK计算值小于 0.5 时，按 0.5 取值，故水平地震力综合系数为 0.5。风管单位长度管重 Wunit:Wunit=P=0.21195（1000+1000）1=423.9N侧向荷载=单位长度的管重侧向管长数量水平地震力综合系数：17F1=Wunitl1naEk=1907.55NS1=GSGE
25、+EhSEhk=1.3F1=2479.82NFt；纵向荷载=单位长度的管重纵向管长数量水平地震力综合系数：F2=Wunitl2naEk=3815.1NS2=GSGE+EhSEhk=1.3F2=4959.63N2Ft；由此可知满足抗震要求。2.9.32.9.3 组合荷载计算示例组合荷载计算示例以消防管道二管 DN150 组合水管为例，该点布置的抗震类型为双向支架，组合水管支架安装形式如图 3 所示。图图 3 3 组合水管节点抗震支架设计形式示意图组合水管节点抗震支架设计形式示意图图中各部件的荷载：M12 全牙螺杆设计荷载 N：4750NM12 抗震连接件设计荷载 Ft：9000N单位长度管重 W
26、unit：428.75N/m侧向管长 l1：12m18纵向管长 l2：24m计算该楼层水平地震力综合系数EK（见 2.4.1） ：EK=12max=0.448EK0.5当EK计算值小于 0.5 时，按 0.5 取值，故水平地震力综合系数为 0.5。侧向荷载=单位长度的管重侧向管长数量水平地震力综合系数：F1=Wunitl1naEk=5154NS1=GSGE+EhSEhk=1.3F1=6688.5NFt；纵向荷载=单位长度的管重纵向管长数量水平地震力综合系数：F2=Wunitl2naEk=10290NS2=GSGE+EhSEhk=1.3F2=13377N2Ft；由此可知满足抗震要求。2.9.42
27、.9.4 桥架荷载计算示例桥架荷载计算示例以电缆桥架为例，电缆桥架规格：400150，该点布置的抗震类型为双向支架，支架安装形式如图 4 所示。19图图 4 4 电缆桥架节点抗震支架设计形式示意图电缆桥架节点抗震支架设计形式示意图图中各部件的荷载：M12 全牙螺杆设计荷载 N：4750NM12 抗震连接件设计荷载 Ft：9000N单位长度电缆桥架重量 Wunit：166.6N/m侧向管长 l1：12m纵向管长 l2：24m计算该楼层水平地震力综合系数EK（见 2.4.1）EK=12max=0.448EK0.5当EK计算值小于 0.5 时，按 0.5 取值，故水平地震力综合系数为 0.5。侧向荷载=单位长度的桥架重量侧向管长数量最大水平加速度为：F1=Wunitl1naEk=999.6NS1=GSGE+EhSEhk=1.3F1=1299.4NFt；纵向荷载=单位长度的桥架重量纵向管长数量最大水平加速度为：F2=Wunitl2naEk=1999.2NS2=GSGE+EhSEhk=1.3F2=2598.96N2Ft；由此可知满足抗震要求。
