簡析抗震支吊架耐火性能的必要性

■ 曾緒斌 應(yīng)急管理部四川消防研究所

地震是破壞性極大的自然災(zāi)害。在建筑給排水、消防、供暖、通風(fēng)、空調(diào)、燃?xì)狻㈦娏Α⑼ㄐ诺葯C(jī)電工程設(shè)施中，安裝抗震支吊架可有效減少和避免地震對(duì)建筑物內(nèi)機(jī)電設(shè)施的損壞。GB50011《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的2001版就作出規(guī)定：非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，包括建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和建筑附屬機(jī)電設(shè)備，自身及其結(jié)構(gòu)主體的連接，應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。GB50981-2014《建筑機(jī)電工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》正式發(fā)布后，與抗震支吊架相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)如雨后春筍相繼出現(xiàn)。隨著CECS420-2015《抗震支吊架安裝及驗(yàn)收規(guī)程》、CJ/T476-2015《建筑機(jī)電設(shè)備抗震支吊架通用技術(shù)條件》、GB/T37267-2018《建筑抗震支吊架通用技術(shù)條件》等標(biāo)準(zhǔn)相繼發(fā)布實(shí)施，抗震支吊架的應(yīng)用也越加規(guī)范。

目前抗震支吊架已在國內(nèi)大量應(yīng)用，現(xiàn)行規(guī)范主要從力學(xué)性能和安裝要求上做出相應(yīng)規(guī)定，對(duì)抗震支吊架的耐火性能關(guān)注較少?；馂?zāi)中抗震支吊架的金屬部件的機(jī)械性能會(huì)發(fā)生衰減，出現(xiàn)變形，甚至破壞垮塌，從而使得一些消防設(shè)施失去作用。因此，抗震支吊架良好的耐火性能是建筑火災(zāi)安全的重要保障，可有效減少和防止次生災(zāi)害發(fā)生，從而減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

一、抗震支吊架的定義

GB50981-2014《建筑機(jī)電工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)抗震支吊架的定義為“與建筑結(jié)構(gòu)體牢固連接，以地震力為主要荷載的抗震支撐設(shè)施。由錨固件、加固吊桿、抗震連結(jié)構(gòu)件及抗震斜撐組成。”標(biāo)準(zhǔn)CJ/T476-2015、CECS420-2015均采用此定義?？拐鹬У跫芴刂腹苈分У跫芟到y(tǒng)中能夠抵御地震水平破壞力的側(cè)向支撐和縱向支撐。因此抗震支吊架不考慮承重。與抗震支吊架相對(duì)的是承重支吊架，或稱為裝配式支吊架。GB/T38053-2019《裝配式支吊架通用技術(shù)要求》對(duì)裝配式支吊架的定義為“工廠預(yù)制的連接構(gòu)件與槽鋼在工地現(xiàn)場組裝，以重力作用為主要荷載，與建筑結(jié)構(gòu)體牢固連接而成的支吊架?！睆亩x來看，裝配式支吊架主要承載物件的重力，沒有包括斜撐等部件。GB/T37267-2018對(duì)抗震支吊架的定義為“由錨固件、加固吊桿、抗震連接構(gòu)件及抗震斜撐組成的與建筑結(jié)構(gòu)體牢固連接的抗震支撐設(shè)施?！眲h除了“以地震力為主要荷載的抗震支撐設(shè)施”，即具有抗震功能的支吊架或支吊架系統(tǒng)，既可以抵御水平破壞力，也可以承載物件重力。

二、規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)的要求

規(guī)范GB50981-2014要求抗震設(shè)防烈度為6度到9度的建筑機(jī)電工程必須進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，管道和設(shè)備與建筑結(jié)構(gòu)的連接，應(yīng)允許連接件有一定的相對(duì)形變。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的連接件應(yīng)采取措施進(jìn)行抗震設(shè)防，防排煙風(fēng)道、事故通風(fēng)風(fēng)道，重力大于1.8kN的空調(diào)機(jī)組、風(fēng)機(jī)設(shè)備，管徑不小于25mm的燃?xì)夤艿?，管徑不小于DN65的室內(nèi)給水、熱水以及消防管道，截面面積不小于0.38m2的矩形管道，直徑大于等于0.7m的圓形風(fēng)管，內(nèi)徑不小于60mm的電氣配管及重力不小于150N/m的電纜梯架、槽盒、母線槽等均應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)防。

抗震支吊架主要通過在水平管線上安裝縱向和側(cè)向的斜撐，以達(dá)到抗震的功能。規(guī)范根據(jù)管道類別不同，明確了抗震支吊架的縱向和側(cè)向斜撐安裝的最大間距，見表1。

三、抗震支吊架的應(yīng)用

根據(jù)承載物類別，抗震支吊架主要應(yīng)用于建筑給排水管道、通風(fēng)及排煙管道、電線電纜等管線系統(tǒng)中。抗震支吊架作為管路系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ)，不但要有足夠的重量承載力，同時(shí)也要能有效抵御地震產(chǎn)生的水平破壞力。由于承載物的形態(tài)和重量不同，抗震支吊架在實(shí)際應(yīng)用中具有不同的形式。

（一）給排水管道

建筑給排水管道就像建筑的代謝系統(tǒng)，提供水源，排出廢水。人們?nèi)粘Ｉ钣盟?、工業(yè)用水、消防供水等管道主要以塑料和金屬管道為主，固定在支吊架上的安裝方式有單管、多管及組合鋪設(shè)方式，單管采用的支吊架一般為單管（桿）抗震支吊架，多管及組合管道采用的支吊架多為門型抗震支吊架。典型的安裝示例如圖1所示。

（二）通風(fēng)及防排煙管道

建筑的通風(fēng)系統(tǒng)就像人體自身的呼吸系統(tǒng)，送進(jìn)新風(fēng)，排除廢氣。人們?yōu)榱嗽黾咏ㄖ?nèi)居住環(huán)境的舒適性，對(duì)室內(nèi)溫度和濕度提出更高要求，空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)已普遍應(yīng)用。建筑防排煙系統(tǒng)是建筑火災(zāi)安全的重要保障設(shè)施，在火災(zāi)中扮演著極其重要的角色。通風(fēng)及防排煙管道按材質(zhì)和構(gòu)造分有金屬風(fēng)管、玻鎂風(fēng)管、保溫風(fēng)管、保溫復(fù)合風(fēng)管等。不管是空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)還是防排煙系統(tǒng)，通風(fēng)管道作為空氣或煙氣傳送的主要通道，被大量應(yīng)用于各種建筑中。通風(fēng)管道及管道組合件采用的抗震支吊架主要為門型支吊架，典型的安裝示例如圖2所示。

（三）電線電纜

電線電纜是建筑的動(dòng)脈與神經(jīng)。電力線纜為建筑輸送電能，提供動(dòng)力；通訊線纜為建筑聯(lián)結(jié)信號(hào)、傳輸信息。電力、通訊系統(tǒng)是未來社會(huì)智能化、信息化必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施。電力、通訊線纜在應(yīng)用中通常會(huì)用到槽盒、橋架、母線槽等設(shè)施。電纜槽盒、母線槽所采用的抗震支吊架主要為門型支吊架，典型的安裝示例如圖3所示。

四、抗震支吊架耐火性能必要性

建筑給排水管道、通風(fēng)及排煙管道、電線電纜等設(shè)施都是連續(xù)性的管線系統(tǒng)，這些管線系統(tǒng)在建筑中就是貫穿設(shè)施，為了使用安全，雖然建筑中通常設(shè)有豎向管井，但實(shí)際應(yīng)用中難以避免會(huì)穿越建筑的樓板、墻體及其他構(gòu)件。建筑中具有防火功能的樓板、墻體及構(gòu)件是建筑火災(zāi)安全設(shè)計(jì)的重要組成部分。建筑中設(shè)定了不同的防火分區(qū)、防煙分區(qū)和防火分隔區(qū)，通過防火墻、防火隔墻及防火分隔構(gòu)件等的限制，將可能發(fā)生的建筑火災(zāi)限制在可控的范圍內(nèi)，從而減少火災(zāi)危害。但是這些管線系統(tǒng)就像一把把利刃可以刺穿防火分隔，如果沒有做好防火保護(hù)，管線系統(tǒng)將成為火焰蔓延的媒介和火災(zāi)傳播的通道，必然給建筑帶來嚴(yán)重的火災(zāi)安全隱患。建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范要求一般情況下管線系統(tǒng)應(yīng)盡量避免穿越防火墻或防火隔墻，當(dāng)確需穿過時(shí)，應(yīng)做好防火措施，如采用防火封堵材料將墻與貫穿件之間的空隙緊密填充，在貫穿處不能形成縫隙，貫穿件本身應(yīng)具有一定的防火性能，甚至在火災(zāi)中能起到一定的防火保護(hù)作用。抗震支吊架作為管線系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ)，它的穩(wěn)固可靠是管路系統(tǒng)發(fā)揮作用的有力保障。

（一）給排水系統(tǒng)是建筑火災(zāi)安全的重要保障

給排水管道不但是人們?nèi)粘Ｉ钣盟?、工業(yè)用水不可或缺的輸送管路，也是消防供水的基礎(chǔ)設(shè)施。消防水管連接著水源、消火栓系統(tǒng)、自動(dòng)滅火系統(tǒng)等消防設(shè)施，是消防管網(wǎng)重要的組成部分。抗震支吊架作為消防水管的支承基礎(chǔ)，在火災(zāi)中如果率先出現(xiàn)破壞或垮塌，將直接影響消防供水，阻礙消防滅火設(shè)施的正常工作。

（二）防排煙系統(tǒng)是建筑火災(zāi)防控的重要措施

防排煙系統(tǒng)可分為防煙系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)。防煙系統(tǒng)通過機(jī)械加壓送風(fēng)方式可有效阻止火災(zāi)煙氣進(jìn)入樓梯間、前室或避難層；排煙系統(tǒng)通過機(jī)械排煙或自然排煙方式，將煙氣排至建筑物外?；馂?zāi)中材料燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣和有毒氣體，濃煙會(huì)遮擋人的視線，有毒氣體會(huì)破壞人體的生理機(jī)能，讓人喪失逃生能力。建筑防排煙系統(tǒng)能有效降低煙氣對(duì)人體的傷害，控制煙氣和火災(zāi)的蔓延，降低火災(zāi)危害。因此除了防排煙管道應(yīng)滿足基本的耐火性能要求外，作為管道支承的抗震支吊架也應(yīng)具有良好的耐火性能，否則在火災(zāi)中抗震支吊架破壞必然會(huì)導(dǎo)致管道的破壞或垮塌，這樣不但會(huì)導(dǎo)致防排煙系統(tǒng)功能失效，管道還有可能成為煙氣和火災(zāi)傳播的通道。

（三）電線電纜是建筑火災(zāi)預(yù)防的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

電線電纜的引燃是電氣火災(zāi)的主要原因，電線電纜通常集中成束鋪設(shè)，其表面的絕緣層、護(hù)套含有大量可燃物，由于自身老化、電氣短路或外部火源等作用下容易被點(diǎn)燃，進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)。同時(shí)，與消防相關(guān)的電線電纜還關(guān)系到火災(zāi)應(yīng)急照明與疏散、火災(zāi)探測與報(bào)警、消防聯(lián)動(dòng)等諸多安全保障功能。因此電線電纜的火災(zāi)防治較為關(guān)鍵，除了提倡采用阻燃及耐火電纜外，用于鋪設(shè)電線電纜的槽盒也應(yīng)具有防火保護(hù)功能。同樣，用于支承電纜槽盒、母線槽的抗震支吊架如果沒有良好的耐火性能，在火災(zāi)中失去承載力，勢必造成線路系統(tǒng)的垮塌，從而引發(fā)電線電纜的燃燒和破壞。

五、結(jié)語

抗震支吊架作為機(jī)電工程管線及設(shè)備的安裝固定基礎(chǔ)，已在我國推行多年，應(yīng)用越來越廣泛，但在實(shí)際工程中還存在諸多爭議，質(zhì)量參差不齊。目前現(xiàn)行規(guī)范對(duì)抗震支吊架并沒有提出更多的耐火性能要求。隨著人們安全意識(shí)的提高，抗震支吊架的耐火性能將逐漸得到更多社會(huì)關(guān)注。抗震支吊架的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB/T 37267已明確規(guī)定抗震支吊架的耐火性能需達(dá)到3h。由于抗震支吊架實(shí)際應(yīng)用中，其材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、用途、承載物等差異較大，抗震支吊架的耐火性能與其實(shí)際應(yīng)用緊密相關(guān)，不同工況下的耐火性能現(xiàn)狀究竟如何，還需做進(jìn)一步的研究。