抗震支架力學(xué)計算書

1、XXXXXXXXXXXXXX項目抗震支架力學(xué)計算書編制單位：編制時間：目錄第一部分工程設(shè)計總則11.1工程概況11.2機(jī)電抗震設(shè)計依據(jù)11.3機(jī)電抗震設(shè)計應(yīng)達(dá)到的要求21.4機(jī)電抗震設(shè)計意義31.5機(jī)電抗震設(shè)計范圍4第二部分抗震支撐施工深化設(shè)計42.1抗震支撐施工深化設(shè)計主要依據(jù)42.2抗震支撐施工深化設(shè)計概述42.3抗震支撐的基本設(shè)計步驟62.4水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的計算62.5建筑機(jī)電工程設(shè)施或構(gòu)件內(nèi)力組合設(shè)計值S計算82.6管道荷重計算92.7矩形風(fēng)管荷重計算102.8電纜橋架荷重計算122.9抗震支吊架計算舉例142.9.1管道荷載計算示例：142.9.2風(fēng)管荷載計算示例152.9.3組

2、合荷載計算示例172.9.4橋架荷載計算示例18第一部分工程設(shè)計總則1.1工程概況（1）工程名稱：XXXXXXXXXXXXXX項目（2）建設(shè)地點：XXXXXXX（3）抗震設(shè)防烈度：8度，設(shè)計基本地震加速度值為0.20g?？拐鹪O(shè)防烈度和設(shè)計基本地震加速度取值的對應(yīng)關(guān)系，應(yīng)符合表1.1的規(guī)定。設(shè)計基本地震加速為0.15g和0.30g地區(qū)內(nèi)的建筑機(jī)電工程，除建筑機(jī)電工程抗震設(shè)計規(guī)范另有規(guī)定外，應(yīng)分別按7度和8度的要求進(jìn)行抗震設(shè)計。表1.1抗震設(shè)防烈度和設(shè)計基本地震加速度值的對應(yīng)關(guān)系抗震設(shè)防烈度6789設(shè)計基本地震加速度值0.05g0.10（0.15）g0.20（0.30）g0.40g1.2機(jī)電抗震設(shè)

3、計依據(jù)該項目相關(guān)設(shè)計執(zhí)行國家現(xiàn)行（或即將發(fā)行）設(shè)計規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、通用圖集的有關(guān)規(guī)定，主要包括（但不限于）如表1.2所示。表1.2設(shè)計依據(jù)設(shè)計規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、通用圖集序號文件編號文件名稱1GB50981-2014建筑機(jī)電工程抗震設(shè)計規(guī)范2GB50011-2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范3GB50260-2013電力設(shè)施抗震設(shè)計規(guī)范403S402室內(nèi)管道支架及吊架5IBC2009抗震工程指導(dǎo)綱要6FMGlobalPropertyLossPreventionDataSheets7NFPA-13StandardfortheInstallationofSprinklerSystems1.3機(jī)電抗震設(shè)計應(yīng)達(dá)到的要求根據(jù)

4、GB50981-2014建筑機(jī)電工程抗震設(shè)計規(guī)范的1.0.3條：按本規(guī)范進(jìn)行的建筑機(jī)電工程設(shè)施抗震設(shè)計應(yīng)達(dá)到下列要求：1）當(dāng)遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震時，機(jī)電工程設(shè)施一般不受損壞或不需修理可繼續(xù)運(yùn)行；2）當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震時，機(jī)電工程設(shè)施可能損壞經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)運(yùn)行；3）當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震時，機(jī)電工程設(shè)施不至于嚴(yán)重?fù)p壞，危及生命。1.4機(jī)電抗震設(shè)計意義地震引發(fā)的機(jī)電系統(tǒng)災(zāi)害主要體現(xiàn)為：1)系統(tǒng)損壞導(dǎo)致的直接經(jīng)濟(jì)損失；2)系統(tǒng)損壞引發(fā)的水災(zāi)及火災(zāi)；3)系統(tǒng)損壞引發(fā)的人員傷亡；4)火災(zāi)引發(fā)的結(jié)構(gòu)主體安全。我國防震減災(zāi)法及建筑抗震設(shè)計規(guī)范明

5、確條紋要求需對機(jī)電系統(tǒng)采取抗震措施，且強(qiáng)制條文必須嚴(yán)格實施。根據(jù)中華人民共和國建筑法和中華人民共和國防震減災(zāi)法，實行以“預(yù)防為主”的方針，經(jīng)抗震設(shè)防后的建筑消防等機(jī)電工程設(shè)施，當(dāng)遭遇到本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震發(fā)生時可以達(dá)到減輕地震破壞，減少次生災(zāi)害，避免人員傷亡，減少經(jīng)濟(jì)損失的目的。采取必要的機(jī)電抗震措施可以有效減少機(jī)電系統(tǒng)的震害：1)減少機(jī)電系統(tǒng)破壞程度，降低經(jīng)濟(jì)損失；2)有效控制水災(zāi)及火災(zāi)的發(fā)生；3)減少人員傷亡幾率；4)保障主體結(jié)構(gòu)安全不受火災(zāi)影響。唯有提高機(jī)電系統(tǒng)自身的抗震性能，才能有效防止地震引發(fā)的次生災(zāi)害，確保地震后機(jī)電系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。地震時，加裝抗震措施的管道及設(shè)備相對沒有加裝

6、的可減少510倍的位移量，可有效提高系統(tǒng)的抗震性能。綜合根據(jù)GB50981-2014建筑機(jī)電工程抗震設(shè)計規(guī)范的強(qiáng)制要求及本項目實際需要分析，必須在重點部位機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行抗震設(shè)防以符合規(guī)范要求、使用要求及驗收要求。1.5機(jī)電抗震設(shè)計范圍為了減少和盡可能防止地震時次生災(zāi)害的發(fā)生，同時也本著節(jié)約成本的方針，本方案設(shè)計范圍主要為：1）所有防排煙風(fēng)道、事故通風(fēng)風(fēng)道；2）DN65以上的生活給水、消防管道系統(tǒng)；3）矩形截面面積大于等于0.38和圓形直徑大于等于0.7m的風(fēng)管系統(tǒng)；4）對于內(nèi)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。第二部分抗震支撐施工深化設(shè)計2.1抗震

7、支撐施工深化設(shè)計主要依據(jù)1.建筑機(jī)電工程抗震設(shè)計規(guī)范GB50981-20142.建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-20103.FMGlobalPropertyLossPreventionDataSheets4.NFPA-13StandardfortheInstallationofSprinklerSystems2.2抗震支撐施工深化設(shè)計概述1）根據(jù)設(shè)計院提供的管線平面圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行抗震支撐二次深化設(shè)計，根據(jù)項目的基礎(chǔ)信息、設(shè)防要求，輸入基本數(shù)據(jù)，采用相應(yīng)的建筑機(jī)電抗震深化軟件進(jìn)行設(shè)計計算，可分析得出不同安裝角度和形式的各種力學(xué)信息，準(zhǔn)確判斷不同狀態(tài)下抗震系統(tǒng)的受力情況。2）深化設(shè)計可計算得出每個

8、節(jié)點的支吊架綜合信息，包括各個節(jié)點的支架信息、荷載計算信息，安裝模型示意圖等，利于后期的核查和驗收。3）在滿足設(shè)計要求的情況下，抗震深化設(shè)計可最大限度的減少支吊架的數(shù)量，準(zhǔn)確得出每個節(jié)點、每個樓層、每個建筑、每個項目的材料清單，利于最大化的節(jié)約成本和后期的安裝指導(dǎo)。4）可向客戶提供二次深化設(shè)計后詳細(xì)的施工圖紙、支架布局圖、支架詳圖，以便施工的開展和后期驗收的開展。5）基于深化設(shè)計，向客戶提供支吊架材料清單、供貨計劃及技術(shù)服務(wù)計劃，以保證施工進(jìn)度和施工質(zhì)量。6）風(fēng)管荷載取值依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)（GB50243-2002）；水管自重取值標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)低壓流體輸送用焊接鋼管(

9、GB/T3091-2008)；電纜荷載取值依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)建筑電氣工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（GB50303-2002）等。7）具備專業(yè)的抗震支吊架設(shè)計軟件和專業(yè)的工程師，并具備方案設(shè)計的能力和經(jīng)驗，以保證支吊架的安全性。在施工階段可根據(jù)需要進(jìn)行現(xiàn)場的深化設(shè)計。安裝方式多樣化，可根據(jù)不同情況有不同的合理安裝方式。有專業(yè)的售后技術(shù)服務(wù)人員進(jìn)行現(xiàn)場服務(wù)。8）在滿足規(guī)范要求的前提下，盡量壓縮抗震支吊架占用空間，以確保機(jī)電管線的整體美觀和保證甲方要求。2.3抗震支撐的基本設(shè)計步驟步驟一:初步確定抗震支吊架的位置和安裝形式。步驟二：確定抗震支撐所處位置的抗震設(shè)防要求、建筑類別等，最終確定此處地震作用大小。步驟三：

10、基于抗震支吊架與結(jié)構(gòu)的連接布置、架桿與垂直方向的夾角、以及計算出的設(shè)計荷載，選擇正確的抗震支吊架安裝形式、尺寸以及最大長度。步驟四：根據(jù)步驟二的設(shè)計載荷和架桿與垂直方向的夾角，選擇合適的緊固件類型和規(guī)格將抗震支吊架固定在建筑物結(jié)構(gòu)上。2.4水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的計算1）水平地震力綜合系數(shù)按下列公式計算：EK=12max················（2.4.1）式中EK水平地震力綜合系數(shù)；非結(jié)構(gòu)構(gòu)件功能系數(shù)（見表2.1）；非結(jié)構(gòu)構(gòu)件類別

11、系數(shù)（見表2.1）；1狀態(tài)系數(shù)；對支撐點低于質(zhì)心的任何設(shè)備和柔性體系宜取2.0，其余情況可取1.0；2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；max地震影響系數(shù)最大值（見表2.2）。根據(jù)上述公式計算出水平地震力綜合系數(shù)EK，當(dāng)計算值小于0.5時，按0.5取值。表2.1建筑機(jī)電設(shè)備構(gòu)件的類別系數(shù)和功能系數(shù)構(gòu)件、部件所屬系統(tǒng)類別系數(shù)功能系數(shù)甲類建筑乙類建筑丙類建筑消防系統(tǒng)、燃?xì)饧捌渌麣怏w系統(tǒng)；應(yīng)急電源的主控系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、冷凍機(jī)等1.02.01.41.4電梯的支承結(jié)構(gòu)，導(dǎo)軌、支架，轎箱導(dǎo)向構(gòu)件等1.01.41.01.0懸掛式或搖擺式燈具，給排水管道、通風(fēng)空調(diào)管道及電纜橋架0.

12、91.41.00.6其他燈具0.61.41.00.6柜式設(shè)備支座0.61.41.00.6冰箱、冷卻塔支座1.21.41.01.0鍋爐、壓力容器支座1.01.41.01.0公用天線支座1.21.41.01.0表2.2水平地震影響系數(shù)最大值地震影響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）當(dāng)采用等效測力法時，水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值宜按下式計算：F=12maxG=EKG···········

13、····（2.4.2）式中F沿最不利方向施加于非結(jié)構(gòu)構(gòu)件重心處的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值；G非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重力，應(yīng)包括運(yùn)行時有關(guān)的人員、容器和管道中的介質(zhì)及儲物柜中物品的重力。2.5建筑機(jī)電工程設(shè)施或構(gòu)件內(nèi)力組合設(shè)計值S計算建筑機(jī)電工程設(shè)施的地震作用效應(yīng)（包括自身重力產(chǎn)生的效應(yīng)和支座相對位移產(chǎn)生的效應(yīng)）和其他荷載效應(yīng)的基本組合，應(yīng)按下式計算：S=GSGE+EhSEhk················

14、83;···（2.5.1）式中S機(jī)電工程設(shè)施或構(gòu)件內(nèi)力組合的設(shè)計值，包括組合的彎矩、軸向力和剪力設(shè)計值；G重力荷載分項系數(shù)，一般情況應(yīng)采用1.2；Eh為水平地震作用分項系數(shù)，取1.3；SGE重力荷載代表值的效應(yīng)；SEhk水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)。建筑機(jī)電工程設(shè)施構(gòu)件抗震驗算時，摩擦力不得作為抵抗地震作用的抗力；承載力抗震調(diào)整系數(shù)，可采用1.0，應(yīng)滿足下式要求：SR·················

15、·······（2.5.2）式中R構(gòu)件承載力設(shè)計值。2.6管道荷重計算鋼管鍍鋅后，單位滿水管道重量見表2.3。表2.3單位滿水管道重量公稱口徑DN外徑(mm)加厚鋼管壁厚（mm）管重量（N/米）水重量（N/米）滿水重量(N/米)2533.704.029.605.1034.73242.404.038.329.1147.434048.304.549.0011.8660.865060.304.562.4320.2982.726576.104.580.0734.59114.668088.905.0103.8847.92151.810

16、0114.305.0135.3483.69219.03125139.705.5182.48127.40309.88150168.306.0240.79187.96428.75200219.106.5340.33326.73667.062502737.0458.11516.05974.163003258.0622.71734.531357.2460063010.01517.912862.574380.4870072010.01738.253769.575507.822.7矩形風(fēng)管荷重計算風(fēng)管荷重計算公式：P=0.21195（a+b）×····&#

17、183;·············（2.7）式中P荷重（N）；a矩形風(fēng)管寬度（mm）；b矩形風(fēng)管高度（mm）；風(fēng)管壁厚（mm）。不同規(guī)格的風(fēng)管管道重量見表2.4。表2.4風(fēng)管管道重量底邊寬（m）寬（mm）高（mm）壁厚（mm）密度（g/cm³）理論每米質(zhì)量(kg)每米質(zhì)量(kg）0.55002000.757.88.1911.060.55003200.757.89.5912.950.636304000.757.812.0516.270.880032017.8

18、17.4723.590.880063017.822.3130.121100032017.820.5927.801100045017.822.6230.541100050017.823.4031.591100080017.828.0837.9111000100017.831.2042.121.251250125017.839.0052.651.25125050017.827.3036.861.25125063017.829.3339.591.25125080017.831.9843.171.251250100017.835.1047.391.515005001.27.837.4450.541.6

19、16005001.27.839.3153.071.616007001.27.843.0658.131.616008001.27.844.9360.651.616008501.27.845.8661.921.6160010001.27.848.6765.711.8518508001.27.849.6166.97220005001.27.846.8063.182200010001.27.856.1675.822200012501.27.860.8482.132200014001.27.863.6585.922.222006501.57.866.6990.032.525006001.57.872.5

20、497.932.626006501.57.876.05102.672.8電纜橋架荷重計算P=SdL+G·····················（2.8）Sd=S·/K式中P電纜橋架重量；S電纜橋架截面面積；Sd電纜總截面面積；電纜的密度；填充率（%）；L電纜的長度；g重量加速度，取9.8N/Kg；K裕量系數(shù)，取1.101.25；G橋架本身的重量。由上述的公式，即可算得到單位（

21、每米）電纜橋架的重量，不同規(guī)格電纜橋架的重量見表2.5。表2.5電纜橋架質(zhì)量序號規(guī)格單位橋架重量(kg/m)梯級式托盤式槽合式組合式1100×50m6.002.002150×75m5.006.008.003.003200×60m6.007.503.504200×100m7.509.0012.005300×60m6.5010.006300×100m8.0011.507300×150m10.5013.0017.008400×60m9.0012.509400×100m10.5014.5010400×1

22、50m13.0017.0011400×200m25.0012500×60m11.0015.0013500×100m12.5017.00-14500×150m14.5020.00-15500×200m-30.00-16600×60m12.5018.00-17600×100m14.0020.00-18600×150m16.0023.00-19600×200m-35.00-20800×100m16.0026.00-21800×150m18.0029.00-22800×200m-43

23、.00-2.9抗震支吊架計算舉例2.9.1管道荷載計算示例：以消防單管為例，管道公稱直徑DN150。該點布置的抗震類型為雙向支架，支架安裝形式如圖1所示。圖1單管節(jié)點抗震支架設(shè)計形式示意圖圖中各構(gòu)件的設(shè)計荷載：DN150-168的馬蹄形管夾設(shè)計荷載：9000NM12全牙螺桿設(shè)計荷載N：4750NM12抗震連接件設(shè)計荷載Ft：9000N單位長度管重Wunit：428.75N/m側(cè)向管長l1：12m縱向管長l2：24m計算該樓層水平地震力綜合系數(shù)EK（見2.4.1）：EK=12max=0.224EK0.5當(dāng)EK計算值小于0.5時，按0.5取值，故水平地震力綜合系數(shù)為0.5。側(cè)向荷載=單位長度的管重

24、×側(cè)向管長×數(shù)量×水平地震力綜合系數(shù)：F1=Wunitl1naEk=2572.5NS1=GSGE+EhSEhk=1.3F1=3344.25NFt；縱向荷載=單位長度的管重×縱向管長×數(shù)量×水平地震力綜合系數(shù)：F2=Wunitl2naEk=5145NS2=GSGE+EhSEhk=1.3F2=6688.5NFt；由此可知滿足抗震要求。2.9.2風(fēng)管荷載計算示例以防排煙風(fēng)管為例，風(fēng)管規(guī)格：1000×1000，風(fēng)管壁厚假設(shè)為1mm，該點布置的抗震類型為雙向支架，支架安裝形式如圖2所示。圖2風(fēng)管節(jié)點抗震支架設(shè)計形式示意圖圖中各部件的荷

25、載：M12全牙螺桿設(shè)計荷載N：4750NM12抗震連接件設(shè)計荷載Ft：9000N側(cè)向管長l1：9m縱向管長l2：18m計算該樓層水平地震力綜合系數(shù)EK（見2.4.1）：EK=12max=0.448EK0.5當(dāng)EK計算值小于0.5時，按0.5取值，故水平地震力綜合系數(shù)為0.5。風(fēng)管單位長度管重Wunit:Wunit=P=0.21195（1000+1000）×1=423.9N側(cè)向荷載=單位長度的管重×側(cè)向管長×數(shù)量×水平地震力綜合系數(shù)：F1=Wunitl1naEk=1907.55NS1=GSGE+EhSEhk=1.3F1=2479.82NFt；縱向荷載=單位長度的管重×縱向管長×數(shù)量×水平地震力綜合系數(shù)：F2=Wunitl2naEk=3815.1NS2=GSGE+EhSEhk=1.3F2=4959.63N2Ft；由此可知滿足抗震要求。2.9.3組合荷載計算示例以消防管道二管DN150組合水管為例，該點布置的抗震類型為雙向支架，組合水管支架安裝形式如圖3所示。圖3組合水管節(jié)點抗