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建筑给水排水抗震设计的几个问题

作者:亚源雨水收集系统 日期:2014-08-05

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一、我国建筑给排水工程抗震设防技术亟待加强

       我国是一个地震多发的国家,国家对此非常重视。从1976年唐山地震以来,国家连续发布了多项加强抗震设防要求文件,编制了多项抗震设计规范及应急救灾实施细则等等。就城市生命线之一的给水排水工程而言,1978年发布了《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》(TJ32-78)。到2003年,对此规范又进行了修编并发布,编号为GB50032-2003。发布了《室外给水排水工程设施抗震鉴定标准》GBJ43-82等。在建筑抗震设计方面,2001年发布了《建筑抗震设计规范》GB50011-2001,到2010年对此又进行了修编并发布(编号为GB50011-2010)。
      尽管如此,对建筑给水排水工程设计而言,还是不够的,如《建筑抗震设计规范》中作为强制执行条文:“建筑附属机电设备,自身及其与结构主体的连接,应进行抗震设计”。而目前就给排水常用的装配水箱、贮水罐、热交换器……等自身的抗震性能如何?国家有否标准执行?没有。管材也如此。设备与结构主体的连接要求达到什么样才算合格,也不清楚。
      《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003(2009年版)总则1.0.2条规定:抗震设防烈度超过9度的建筑物应按现行有关专门规范或规定执行。言下之意在9度或9度以下的地区按此规范执行就可以了。那么我国大部分城市,即使是上海(7度设防)、北京(8度设防)这样的特大城市,都可以不需另行执行抗震设计的有关规定。此规范真是能适用9度设防吗?答案应该是不能。
      按国家抗震设计要求,凡抗震设防烈度为6度或6度以上地区和今后有可能发生破坏性地震地区,均应设防。我国《民用建筑工程设计文件质量特性和质量评定实施细则》[(1998)建设资质第53号]要求,设计单位提供的设计文件,在安全性方面,应将伤害或损坏的风险限制在可接受水平内(其中包括地震)。这个可接受水平到底怎么衡量、衡定,对给水排水和消防设计人来讲,难以分界和确定。
      故此在此呼吁,作为设计人和设计单位要重视这个问题,而国家更应编制更详细的设计规范(规定)或指导文件,把抗震设计工作做好,使少受地震伤害或损害。为确保消防系统和供水系统在震后能正常工作,有必要加强建筑给排水抗震标准。
二、 建筑给排水抗震措施要点

      根据《建筑设计抗震规范》要求,结合过去工作中的接触和体会,提出如下建筑给排水抗震措施。
2.1 总的抗震措施
设计选用的设备(包括组合附件)、管材(含管道接口)和支、吊架等材质,其强度和抗震性能应满足抗震设防烈度要求(注:常用管材一般能满足,但还望有权威机构确认,以作法律依据;装配水箱、热水罐等有望权威机构认定或制定标准)。
(1)为防止设备及管道移位、倾倒、掉落损坏,设备和管道的抗震支、吊架应与建筑主体结构牢固相连(可用埋件、膨胀螺栓,不用射钉),不应设在填充墙上。设备设置位置和管径DN≥100mm(管径大小有待与结构工程师商定,此处仅为假设)的管道的抗震支、吊架设置位置和要求应征得建筑和结构工程师的认定,并进行必要的抗震强度验算。
(2)对于在设防烈度地震下需连续工作的系统(如消防系统等),应采取相应的加强措施(包括应急供电和控制电源等)。
(3)对于如医院、避难所(包括规划做震后临时避难的学校、体育场馆等公共建筑)、高层和超高层建筑等人员密集而疏散又较困难的场所,消防和供水设施的抗震应加强。
为保护好贮水池(箱)中的存水,供应急用,水池(箱)的出水管上应设置阀门(应急时可关闭。也可防从损坏的管网泄水造成次生灾害)。生活饮用水池(箱)建议设应急取水龙头。
(4)对于系统中易损零、部件应有一定的储备(如自动灭火喷头等),以方便修复。
(5)保管好设计文件和设备运行文件,以便其他人员能及时了解和掌握、修复系统。
(6)室外给排水工程设防设计要求详《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》。
2.2 设备
2.2.1设置位置(应经建筑、结构工程师认定)
(1)生活给水贮水池(箱)和泵房宜与消防贮水池(箱)和泵毗邻或合建,以共享出入方便、安全。泵房、贮水池(箱)的结构抗震强度应与主题建筑一致。
(2)宜设在建筑结构对地震反应较小的部位,如地下室或底层。
(3)不应设置在有可能产生次生灾害对设备使用功能有影响的地方,如墙体倒塌、悬吊设备及管道掉落、可能发生水淹等地方。
2.2.2设备基础、支吊架和连接
应能将设备承受的地震作用全部传递到建筑物主体结构上。Via《给水排水》杂志
(1)基础及支架型式:①固定基础:应与主体结构牢固连接。②隔振基础:防止位移设支护。③挂墙设备:震后要求继续使用的设备,不得设置在填充墙上,应与主体结构相连。④浮放设备:设固定支架固定。
(2)支吊架和基础的埋件、锚固的刚度和强度应满足设计抗震烈度要求(我院编制的手册中直接与混凝土支墩相连对水箱、水罐恐怕不行),使设备在遭到设防烈度地震影响后能迅速恢复工作。
(3)水箱、水罐、加热器满水时与地震波会发生共振,可能需要对结构加强。
(4)设备与管网的连接应采用柔性,并应有一定的变形余量(主要指:水箱、水罐、加热器等与管网连接的进、出水管)。
2.3管道
(1)抗震设防的最小管径,各系统应有区别,视功能要求而定。
(2)管道连接时柔性接口比刚性好,刚性接口应设防。
(3)架空管道的下列部位应设抗震防晃支架(适应变形和防晃):管道转弯处、三通分支处、水平管的横向和纵向抗震支座设置(防晃)、立管的底部和顶部及中间的抗震支架设置(适应层间位移)。
(4)管道不应穿越抗震缝、变形缝、沉降缝。若必须通过时,应考虑变形位移,并两侧设柔性连接。
(5)隐蔽安装管道检修较难,应适当加强抗震设计。
(6)泵房内管线及由泵向高位水箱输水或向管网输水的主干管应加强抗震设计。
(7)由配水干管接出的支管线的阀门宜设在近干管的三通处,以方便切断控制。暗装的阀门位置应有明显的标志。Via《给水排水》杂志
(8)给水引入管与墙体交界的外侧应设阀门和柔性接管或能适应变形位移的其它接管,并设于管沟内。穿越楼板、墙、基础的管道,应留有一定缝隙,并用柔性防火材料堵塞,以适应震动和防火。
(9)应研究将抗震支架、喷水系统的防晃支架和热水系统的固定支架三者间进行协调统一设置。
三、 结语

      建筑给排水工程的消防灭火系统和生活供水系统等需要在震后仍具备灭火功能、生活供水功能,或者能迅速恢复这些功能,同时,还应防止给排水设备和管道在地震过程中产生次生灾害。为达到上述目的,对设备及管道的设置甚至产品构造应采取抗震措施,并应在相应的工程抗震标准中进行规定。