北京时间（UTC+8）2008年5月12日（星期一）14时28分04秒，我国四川省阿坝藏族羌族自治州汶川县发生8.0级地震，地震烈度达11度，地震中69227人遇难，374643人受伤，17923人失踪，是中华人民共和国成立以来破坏力更大的地震，也是唐山大地震后伤亡朂惨重的一次地震。汶川地震造成直接经济损失8452亿元人民币，其中房屋的损失很大，民房和城市居民住房的损失占总损失的27.4%，包括学校、医院和其他非住宅用房的损失占总损失的20.4%。

地震引发的次生灾害，如水灾、火灾、爆炸、毒气泄漏及放射性物质扩散等灾害，对人类的生命与财产安全的破坏是巨大的。

民用建筑中，与次生灾害朂直接关联的就是建筑机电系统，其中包括：建筑给水排水、消防、供暖、通风、空调、燃气、热力、电力、通讯等机电工程设施。故而，加强建筑机电系统抗震保护，有效在地震中更好的保护人民生命和财产的安全，是建筑抗震领域的重中之重。

《建筑机电工程抗震设计规范》（GB50981-2014）以“预防为主”为方针，以使建筑给水排水、供暖、通风、空调、燃气、热力、电力、通讯、消防等机电工程经抗震设防后，减轻地震破坏，防止次生灾害，避免人员伤亡，减少经济损失，做到安全可靠、技术先进、经济合理、维护管理方便为目标。《规范》要求，抗震设防烈度为6到9度的建筑机电工程设施抗震设计应达到以下要求：

1.  当遭受低于本地区抗震设防烈度的地震影响时，机电工程设施一般不受损坏或不需修理可继续运行；

2.  当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，机电工程设施可能损坏景一般维修或不需维修仍可继续运行；

3.  当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响是，机电工程设施不至于严重损坏，危及生命。

在《规范》实施之前，我国建筑机电工程抗震设计主要依照《建筑抗震设计规范》GB50011-2011中的相关条例：

1.0.2  抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。

3.7.1  非结构构件，包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备，自身及其与结构主体的连接，应进行抗震设计。

3.7.2 非结构构件的抗震设计，应由相关专业人员分别负责进行。

13.1.1 建筑附属机电设备指为现代建筑使用功能服务的附属机械、电气构件、部件和系统，主要包括电梯、照明和应急电源，通信设备，管道系统，采暖和空气调节系统，烟火监测和消防系统，公用天线等。进行设计，但《建筑抗震设计规范》GB50011-2011并未对建筑机电工程抗震设计方法进行详细的规定与说明。

一、序论

住建部为贯彻执行《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，使建筑给水排水、供暖、通风、空调、燃气、热力、电力、通讯、消防等机电工程设施经抗震设防后，减轻地震破坏，防止次生灾害，避免人员伤亡，减少经济损失，做到安全可靠、技术先进、经济合理、维护管理方便，制定了《建筑机电工程抗震设计规范》GB50981-2014。

《规范》适用于抗震设防烈度为6度至9度的建筑机电工程设施抗震设计，不适用于抗震设防烈度大于9度或有特殊要求的建筑机电工程设施的抗震设计。       《规范》要求抗震设防烈度为6度及6度以上地区的建筑机电工程设施必须进行抗震设计。（注：抗震设防烈度是指，按******规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度，一般情况，取50年内超越概率10%的地震烈度。地震烈度与震级不同，震级是地震大小的一种度量，根据地震释放能量的多少来划分，用“级”来表示。同样大小的地震，造成的破坏不一定相同；同一次地震，在不同的地方造成的破坏也不同。为衡量地震破坏程度，科学家又“制作”了另一把“尺子”一一地震烈度。地震烈度表示地震对地表及工程建筑物影响的强弱程度，其不仅跟震级有关，还跟震源深度、地表地质特征有关。为了在实际工作中评定烈度的高低，有必要制订一个统一的评定标准。中国按12烈度等级划分烈度表）

表1.  1~12级烈度表

烈度                          表现

1  无损坏，无感觉。

2  无损坏，基本无感觉。

3  无损坏，有载重车驶过的感觉，悬挂物微摇。

4   无损坏，多数人有感觉，悬挂物轻摇。

5   无损坏，所有人有感觉，悬挂物明显摇摆。

6   房屋有损坏，很差的房子破坏。人行动不稳，物品坠落，家具移动。

7   房屋大多损坏，少数破坏，也有倾倒。发生陡坎滑坡。人从室内仓皇逃出，悬挂物强烈摇摆。

8   房屋许多破坏，少数倾倒；地上有裂缝，常发生相当大的土石散落、滑坡和山崩，人很难站得住；家具移动，部分翻到。

9   房屋许多倾倒，道路有裂缝。有时路基毁坏。上裂缝很多，宽达10cm以上，很多滑坡和土石散落、山崩；房屋倒塌，造成人畜伤亡。

10  大多数房屋倾倒，地上裂缝宽几十厘米，个别情况下达1m以上，山区和岸边的悬崖崩塌，造成人畜死伤。

11  房屋普遍损坏，路基和土堤等大段损坏，大段铁轨弯曲；地下管道完全不能使用，地面形成许多宽大裂缝，大规模的滑坡、裂缝和崩塌，地表产生大量垂直和水平断裂；地表水和地下水位剧烈变化。由于房屋倒塌，压死大量人畜。

12  广大地区内房屋建筑设施普遍损坏，广大地区内地形有剧烈变化；由于江河湖海涌浪及山区内崩塌和土石散落的影响，动、植物遭到毁灭性破坏。

1 、当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，机电工程设施一般不受损坏或不需修理可继续运行；

2、 当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，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影响时，机电工程设施不至于严重损坏，危及生命。

建筑应根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。

甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑，乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑，丙类建筑应属于除甲、乙、丁类建筑以外的建筑，丁类建筑应属于抗震次要建筑。

甲类建筑在地震破坏后会产生巨大社会影响或造成巨大经济损失。严重次生灾害指地震破坏后可能引发水灾、火灾、爆炸、剧毒或强腐蚀性物质大量泄漏和其他严重次生灾害。

乙类建筑属于地震破坏后会产生较大社会影响或造成相当大的经济损失，包括城市的重要生命线工程和人流密集的多层的大型公共建筑等。

丁类建筑，其地震破坏不致影响甲、乙、丙类建筑，且社会影响和经济损失轻微。一般为储存物品价值低、人员活动少、无次生灾害的单层仓库等。

6度甲类及7-9度的地区的建筑机电工程必须采取所有抗震措施并进行抗震验算，6度地区甲类以下的建筑机电工程也应按相应章节采取抗震措施，但可不进行抗震验算。

二、抗震支撑型式

《规范》说明，抗震支撑由锚固体、加固吊杆、斜撑和抗震连接构件组成的构件。

 

1—长螺杆；2—设备或管道等；3—螺杆紧固件；4—C型槽钢；5—抗震连接构件；6—抗震连接构件

图例中通过螺杆紧固件连接螺杆与槽钢的方式，提高螺杆本身的抗弯性能。

相关术语解释：

1.侧向抗震支吊架：斜撑与管道横截面平行的抗震支吊架；

2.纵向抗震支吊架：斜撑与管道横截面垂直的抗震支吊架；

3.单管抗震支吊架：由一根承重吊架和抗震斜撑组成的抗震支吊架；

4.门型抗震支吊架：由两根及以上承重吊架和横梁、抗震斜撑组成的抗震支架。

《规范》规定，抗震支吊架在地震中应对建筑机电工程设施给予可靠保护，承受来自任意方向的地震作用，其具体支撑方式，通俗的讲即在规定的节点添加横向抗震支撑与纵向抗震支撑。

图2.风管抗震支撑

三、设计规范《建筑机电工程抗震设计规范》（GB50981）相关条款

1.0.1 “预防为主” ：使建筑给水排水、供暖、通风、空调、燃气、热力、电力、通讯、消防等机电工程设施经抗震设防后，减轻地震破坏，防止次生灾害，避免人员伤亡，减少经济损失；

1.0.2 适用于抗震设防烈度为6 度至9 度的建筑机电工程设施抗震设计；

1.0.4 抗震设防烈度为6 度及6 度以上地区的建筑机电工程设施必须进行抗震设计。（本规范******项强条）

4.1.2 管道的布置：需要设防的室内给水、热水以及消防管道管径大于或等于DN65 者，当其采用吊架固定时，应按本规范第8 章的要求设置抗震支承。

8 度、9 度地区的高层建筑的给水、排水立管其直线长度超过50m 时宜采取抗震动措施，其直线长度超过100m 时，应采取抗震动措施；

5.1.2 供暖、空气调节、水管道的布置：锅炉房、制冷机房、热交换站内的管道应有可靠的侧向和纵向抗震支撑，多根管道共用支吊架或管径≥300mm 的单根管道支吊架宜采用门型抗震支吊架；矩形截面面积大于等于0.38m2 和圆形直径大于等于0.70m 的风道可采用抗震支吊架。

5.1.4 防排烟风道、事故通风风道及其设备应采用抗震支吊架。（强条）

6.1.1 对于内径不小于25mm 的燃气管道应进行抗震设计

6.2.8在建筑高度大于50m 的建筑内，燃气管道应根据建筑抗震要求，在适当的间隔设置抗震支撑。

7.1.2 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、母线槽均应进行抗震设防。

7.4.6 设在建筑物屋顶上的共用天线应采取防止因地震导致设备或其部件损坏后坠落伤人的安全防护措施。（规范第三条强条）

8.1.1 抗震支吊架在地震中应对建筑机电工程设施给予可靠保护，承受来自任意水平方向的地震作用。

8.1.2 组成抗震支吊架的所有构件应采用成品构件。连接紧固件的构造应便于安装。

8.1.3 保温管道的抗震支吊架限位应按管道保温后的尺寸设计，且不应限制管线热胀冷缩产生的位移。

8.1.4 抗震支吊架应根据其承受的荷载进行抗震验算。

8.2.1 水平地震力应按额定负荷时的重力荷载计算。

8.2.2 干管的侧向抗震支撑应计入未设抗震支撑支管道的纵向水平地震力。

8.2.5 抗震支吊架应根据所承受荷载进行抗震验算，并调整抗震支吊架间距，直至各点均满足抗震荷载要求。

四、抗震支架设计

机电管道的水平地震力应按其额定负荷时的重力荷载计算，且管道系统干管的侧向抗震支撑以计入未设抗震支撑管道的纵向水平地震力。抗震支撑间距超过更大设计间距时，应在中间加设抗震支架，抗震支撑布点间距需严格按《规范》中的公式进行计算。

在管道系统的特殊位置必须进行抗震支撑，包括但不限于每段水平直管道两段、管道发生纵向偏移且超出允许值处、水平管道转弯处、水平管道与竖直管道连接处等。

抗震支撑设置完成后，需进行校核并对布点位置进行调整。

表2.管道抗震支架更大允许间距

管道类别		抗震支吊架更大间距（m）
		侧向	纵向
给水、热水及消防管道	新建工程刚性连接金属管道	12.0	24.0
	新建工程柔性连接金属管道；非金属管道及复合管道	6.0	12.0
燃气、热力管道	新建燃油、燃气、医用气体、真空管、压缩气体管、蒸汽管、高温热水管及其他有害气体管道	6.0	12.0
通风及排烟管道	新建工程普通刚性材质风管	9.0	18.0
	新建工程普通非金属材质风管	4.5	9.0
电线套管及电缆梯架、电缆托盘和电缆槽盒	新建工程刚性材质电线套管、电缆梯架、电缆托盘和电缆槽盒	12.0	24.0
	新建工程非金属材质电线套管、电缆梯架、电缆托盘和电缆槽盒	6.0	12.0

地震力计算方法：

1.等效侧立法——适用于一般情况：水平地震作用标准值按下列公式计算：

 F=γηζ₁ζ₂α_maxG

F—沿朂不利方向施加于机电工程设施重心处的水平地震作用标准值；

γ—非结构构件功能系数，取决于建筑抗震设防类别和使用要求；

η—非结构构件类别系数；

ζ1—状态系数；对支承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；

ζ2—位置系数，建筑的顶点宜取2.0；底部宜取1.0，沿高度线性分布；

αmax—地震影响系数更大值；

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.楼面反应谱法——适用于自振周期长的设备及管道：

水平地震作用标准值按下列公式计算：

F=γηβG 

F—沿朂不利方向施加于机电工程设施重心处的水平地震作用标准值；

γ—非结构构件功能系数，取决于建筑抗震设防类别和使用要求；

η—非结构构件类别系数；

β—建筑机电工程设施楼面反应谱值

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。

3.竖向地震作用标准值按下列公式计算：

Fv=γηζ1ζ2αvmaxG  

Fv—施加于机电设备部件重心处的竖向地震作用标准值；

γ—非结构构件功能系数，取决于建筑抗震设防类别和使用要求；

η—非结构构件类别系数；

ζ1—状态系数；对支承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；

ζ2—位置系数，建筑的顶点宜取2.0；底部宜取1.0，沿高度线性分布；

αvmax—竖向地震影响系数更大值；

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。

抗震实施流程：

1.  初步布点（初步布点方案、节点大样、节点数量及初步预算）

2.  地震力计算

3.节点深化设计（依据地震力大小及建筑结构情况，对每个节点进行深化设计）

4.布点调节（根据深化设计方案，对个别节点平面位置进行调节）

5.现场施工调节及二次验算（根据施工现场管线改动情况，对节点设计进行调节验算）