地址: 廣西柳州市靜蘭路東一巷19號

聯系人:秦小姐

座機: 0772-2610139

傳真:0772-2610139

郵編:545001

電子郵箱: [email protected]

當前頁面:首頁—行業新聞
建筑電氣抗震設計研究
來源: 筑龍網    發布時間:2020-03-04 11:54:17   瀏覽:265

 

 

建筑電氣抗震與“廣義建筑電氣安全”觀
1

 

建筑電氣是一門應用技術。建筑電氣設計是利用電氣系統、設備及其技術,在建筑物限定空間中,為人們創造安全、舒適、便捷的工作和生活環境。安全是評判建筑電氣設計成果的首要得分項。


傳統的(亦可稱之為“經典的”)“電氣安全”是指能避免因電氣事故引起人員傷亡、設備損壞、財產損失或環境損害的電氣環境。一般指強電安全,包括配電系統安全、照明安全、常用設備電氣安全、建筑物防雷安全、特殊場所的安全防護、防靜電安全等。自上世紀八十年代,隨著信息技術的發展,建筑中弱電系統、設備及其技術迅速發展,同時人們對人居環境質量的需求也不斷提高,由此,建筑電氣的內容不斷擴展,所謂“安全”,也由傳統的“電氣安全”逐漸演進為“廣義建筑電氣安全”。所謂“廣義建筑電氣安全”,即除了傳統的“電氣安全”,還包括弱電方面的電氣消防安全、安防安全、通信安全、網絡安全、以及電氣抗震安全等。要求從建筑電氣專業角度對建筑物內的人員、設備及建筑環境(含物理層面和虛擬層面的環境)進行全方位防護、防災、消災,目標是確保人員安全,將經濟損失降到最低程度。而建筑電氣抗震正是“廣義建筑電氣安全”不可或缺的重要方面,這種安全觀早在2008北京奧運體育場館設計中就得到充分體現,2005年王磊、武毅曾在論述奧運體育場館安全電氣設計時提出人員安全、建筑安全和功能安全。

 

 

 

建筑抗震設計標準的演進
2

 

從設計規范角度看,到目前為止,與建筑電氣抗震相關的現行法律法規和設計規范主要如下:


a. 法律法規有:《中華人民共和國防震減災法》(2009年5月1日起施行)、《關于貫徹實施〈中華人民共和國防震減災法〉的通知》(中震發[2009]37號)。


b. 國家標準有:GB 18306 - 2015《中國地震動參數區劃圖》、GB 50223 - 2008《建筑工程抗震設防分類標準》、GB 50011 - 2010(2016年版)《建筑抗震設計規范》、GB 50413 - 2007《城市抗震防災規劃標準》、GB 50556 - 2010《工業企業電氣設備抗震設計規范》、GB 50260 - 2013《電力設施抗震設計規范》、GB 50981 - 2014《建筑機電工程抗震設計規范》。

c. 行業標準有:JGJ 16 - 2008《民用建筑電氣設計規范》、JGJ 310 - 2013《教育建筑電氣設計規范》、JGJ 339 - 2015《非結構構件抗震設計規范》。

d. 國標圖集有:16D707 - 1《建筑電氣設施抗震安裝》。

 

從產品的角度看,尚有GB / T 13540 - 2009《高壓開關設備和控制設備的抗震要求》GB / T 2424. 25 - 2000《電工電子產品環境試驗 第3部分:試驗導則 地震試驗方法》(等同采用IEC標準)與建筑電氣抗震設計相關。


查閱上述設計規范的發布和歷次修訂不難看出,建筑抗震標準隨著我國經濟的不斷發展而演進。歷史上長期以來,由于我國經濟基礎薄弱,建筑標準較低,抗震主要是救災,而不是防災。與某些發達國家相比,我國的全民防災教育、防災意識乃至民用防災物品的生產、普及,建筑抗震措施的落地等都較差。唐山地震后,盡管建筑工程抗震設計標準有所提高,但是由于我國經濟水平所限,設計標準仍然較低,也主要涉及建筑、結構專業。建筑電氣專業 2002年開始修訂、2008年1月31日發布、同年8月1日實施的JGJ 16 - 2008《民用建筑電氣設計規范》第4章“配變電所”僅在一般規定中要求“地震基本烈度為7度及以上地區,配變電所的設計和電氣設備的安裝應采取必要的抗震措施”,但并未給出具體要求或相關條文解釋,故此規定在設計中實際上形同虛設。建筑電氣設計人員長期以來普遍認為建筑抗震設計是建筑、結構專業的事,實屬情有可原。


汶川地震后,我國建筑工程抗震設計全面提高了標準。GB 18306 - 2001《中國地震動參數區劃圖》(已廢止)中,全國尚劃有若干地區處于抗震設防烈度6度以下(注:6度以下可以不進行抗震設計,也就是常說的非抗震區);修訂后的2015版規定我國一般建設工程抗震設防要求所對應的地震烈度為6度及以上(注:全國均為6度及以上了)。GB 50011 - 2010《建筑抗震設計規范》2010版(已廢止)、2016年版均強制性規定“抗震設防烈度為6度及以上地區的建筑,必須進行抗震設計”。兩本規范結合在一起,意味著現在進行的建筑工程設計,無一例外均應進行抗震設計。


2009年啟動編制、2013年發布并實施的JGJ 310 - 2013《教育建筑電氣設計規范》總結了汶川地震建筑電氣設備受損情況以及由此導致的人身傷害和經濟損失,并結合考察日本學??拐鸱罏拇胧?,考慮到教育建筑的特殊性,在建筑電氣設計規范體系的基礎上,首次將“電氣設備抗震安全”列為獨立章節,提出了教育建筑電氣設計抗震安全的相關具體要求;GB 50981 - 2014《建筑機電工程抗震設計規范》將“抗震設防烈度為6度及6度以上地區的建筑機電工程必須進行抗震設計”列為強條。指出只有“對位于抗震設防烈度為6度地區且除甲類建筑以外的建筑機電工程,可不進行地震作用計算”。隨后,國標圖集16D707 - 1《建筑電氣設施抗震安裝》對規范的條文落地,對設計人員把握抗震措施的應用起到積極作用。筆者認為,盡管電氣設計界對GB 50981 - 2014將“抗震支吊架”設計計算編入電氣專業規范存在很大異議,但這并不能影響一個重要的研判:建筑電氣抗震的提出是我國經濟社會發展的必然,建筑電氣設計必須關注、重視和踐行抗震設計,建筑電氣設計絕不是與抗震設計無關。


 



與抗震設計相關的幾個基本概念
3

 

 

為便于專業間的對話和協作,搞好抗震設計,建筑電氣設計人員需學習、認知與抗震相關的基本知識和基本概念。


地震震級、地震烈度與抗震設防烈度


地震震級、地震烈度與抗震設防烈度是3個不同的概念:根據相關規范,地震震級是對地震大小的量度,震級代表地震本身的強弱,是劃分震源放出的能量大小的等級,只同震源發出的地震波能量有關,簡言之是指地震所釋放的能量,能量越大,級別越高;而地震烈度是指地震引起的地面震動及其影響的強弱程度,簡言之是指地震所引起的破壞程度,地震烈度劃分為Ⅰ ~ Ⅻ 12等級;而某地區抗震設防烈度,是指按國家規定的權限批準作為一個地區抗震設防依據的地震烈度,一般情況,取50年內超越概率10 % 的地震烈度。



地震作用


地震作用指由地震動引起的結構動態作用,包括水平地震作用和豎向地震作用。表征地震作用的強弱程度用地震動峰值加速度g表示(對應于地震加速度反應譜最大值的水平加速度)。建設工程抗震設防應達到基于GB 18306 - 2015《中國地震動參數區劃圖》所規定的標準。根據GB 50011 - 2010(2016年版)《建筑抗震設計規范》,Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ抗震設防烈度所對應的設計基本地震加速度取值分別為0.05g、0.10g 、0.20g 、0.40g。


建筑場地類別


根據GB 50011 - 2010(2016年版)《建筑抗震設計規范》將建筑場地分為有利、不利和危險地段,具體如表1所示。

 

 

表1  建筑場地類別


建筑工程抗震設防類別


國家標準GB 50223 - 2008《建筑工程抗震設防分類標準》,將建筑工程抗震設防共分為甲、乙、丙、丁4類,即:特殊設防類、重點設防類、標準設防類和適度設防類,具體特征如表2所示


                                                                               

表2  建筑工程抗震設防類別


城市緊急避震疏散場所
 


根據GB 50413 - 2007《城市抗震防災規劃標準》,定義緊急避震疏散場所為“供避震疏散人員臨時或就近避震疏散的場所,也是避震疏散人員集合并轉移到固定避震疏散場所的過渡性場所”。通常為城市中的小公園、小廣場,學校的操場、廣場、集中綠地,高層建筑中的避難層等。城市緊急避震疏散場所是由城市抗震防災規劃確定的,在我國一些大城市室外空間可見這類標識牌。





建筑電氣抗震設計技術要點
4

遵照“小震不壞,中震可修,大震不倒”的指導原則,結合汶川地震的教訓,建筑電氣抗震設計,除地震發生時所需應急系統(與建筑內消防疏散用應急照明、緊急廣播、專用應急通信等共用)和地震時仍需堅守崗位的特殊場所的供配電、照明等系統必須給予保障外,其他技術要點主要有以下幾方面。


電氣設施選址及布置

 
a. 建筑工程的配變電設施。配變電所,特別是獨立式配變電所,以及柴油發電機房的選址應根據表 1和項目場地條件,選擇在對抗震有利的地段進行布置,避開不利和危險地段。校園,尤其是農村中小學校園,切忌采用桿上變壓器安裝方式。鑒于我國目前預裝式變電站的使用環境一般為8度及以下地區,故在9度及以上地區,不應選用預裝式變電站,以避免地震時發生裝置內部損壞或整體位移造成人員傷害及供電中斷。

b. 弱電系統重要機房。建筑物內的通信機房、消防控制室、安防監控室不應布置在結構抗震性能薄弱的部位。如結構抗震縫、伸縮縫和隔震層等處。

c. 配電箱、控制箱(柜)。重力 ≥ 1. 8 kN的箱(柜)在滿足使用功能的前提下,應選擇在相對安全的部位安裝,不宜布置在輕質隔墻、屋頂女兒墻及廣告架、吊頂內、懸挑處、以及結構的薄弱部位,否則,應采取必要的抗震加固措施。

d. 電氣管道、電纜橋架和設備的穿越洞口。如柴油機進風口與排煙口的設置,連續電氣管道或橋架的走向等,不可避免地要穿外墻、穿屋面、穿樓板或內部墻體,選擇位置時要盡量避開結構承重墻,要減少對主要承重結構構件的削弱。

e. 屋頂衛星天線、公用天線、接閃桿等基座。在不影響其性能的條件下,宜選擇在結構可“生根”處(如基座下方為結構柱)。




電氣設備的選型



建筑電氣設備必須具備一定抗震性能,需通過國家標準GB / T 2424. 25規定的有關沖擊、振動、地震等試驗。根據 GB / T 13540 - 2009《高壓開關設備和控制設備的抗震要求》GB 50556 - 2010《工業企業電氣設備抗震設計規范》,電力變壓器及3 kV及以上的高壓開關柜的抗震能力均不應低于地區地震動相應參數的要求。設計選用電氣設備的抗震性能應與建筑工程的抗震設防烈度相適應,以防地震時設備構架松動、垮塌,內部器件、儀表、插件、二次電纜插頭等的松動、脫落、移位或發生共振。



電氣設備抗震“四防”措施



從汶川等地震現場看,建筑電氣設備及構件在地震中主要遭受慣性力和變形破壞,常見問題主要有:


a. 變壓器、柴油發電機的基座未卡固或固定不牢,地震時設備為方便運輸設置的滾輪在基礎鋼軌上滑動、脫軌,甚至傾斜,與接入的配電導體間產生明顯位移,導致連接點處受損,供電中斷。

b. 柴油發電機與外部管道間、變壓器與接入 / 出導體間、蓄電池之間的連線等未采用“柔性連接”或未留伸縮余量,地震時變形甚至被切斷。

c. 配電設備安裝使用的金屬螺栓、預埋件,或焊接強度不夠,或后澆基礎與主體結構連接不牢,造成配電設施移位、滑脫或傾覆。

d. 明裝電氣管線、電纜橋架的支架、吊架薄弱,地震時不足以承載線路,發生垮塌。

e. 照明燈具懸掛構件強度不足或安裝不合理、不規范,導致燈具墜落。

f.  電力電纜和通信電纜穿越建筑沉降縫、抗震縫處、引入引出建筑物處未作必要的處理,導致導體受損等。

 


綜上,作為非結構類設施,電氣設備需有針對性地抗震設防,主要有“四防”,即:防水平滑動及位移、防傾倒、防墜落、防不均勻沉降等引起的次生災害。國標圖集16D707 - 1梳理了過去多年成功的經驗和做法,分別給出了抗震措施的細部做法。設計說明只要交待清楚所執行國標圖集16D707 - 1中相關頁的索引號即可。與傳統安裝方式相比,特別要強調的是:

① 非靠墻落地安裝的重心較高的配電柜、通信機柜等,在8度(教育建筑)或9度地區,除根部應采用傳統金屬膨脹螺栓或焊接的固定方式外,機柜重心以上部位可采用連成整體或與墻體拉接固定方式,可有效防止地震時傾倒;

② 所有電氣器件應考慮與支承結構間的互相作用,重要的連接如設備與支架之間、器件與器件之間、器件與引線之間等處,宜采用“軟連接”,采用軟導體、伸縮段(節)、留裕量、加隔震墊等措施。



以上這些措施是與我國當前經濟條件和人們的需求相適宜的;這些措施也是設計界多年的經驗積累,切實可行,電氣設計、施工應做到位。



設備的隔震和減震設計

  

對使用功能有高精度專業要求、震動將造成重大經濟損失的電氣工藝設備,或對消震有特殊要求的電氣場所,為提高其抗震水平,則需采取專門隔震和減震設計,其技術要求較為復雜,也非電氣單專業能解決的,涉及整個建筑方案和建筑投資。遇此情況,電氣專業應將業主(工藝)要求向項目負責人(設總)匯報,統籌解決。



市緊急避難疏散場所電氣設計


汶川等地震已告誡我們,一旦發生特大地震,山體崩塌,道路中斷,救援物資不可能迅速到達,在救援隊到達之前,需要自救自給??疾烊毡旧駪?、大阪等地,作為區域緊急避震疏散場所的中小學,均在教學樓等建筑物外獨立設有整體式防災儲備庫,庫內備有便攜式安全照明燈、投光燈、配套線材及裝置、純凈水、帳篷和移動式小型柴油發電機等,這些物資可起到保障生命的救急作用。在我國9度及以上地區的中小學等場所最好有適宜的配備,而目前尚無。但國家標準GB 50413 - 2007《城市抗震防災規劃標準》規定了城市緊急避震疏散場所應具備避難所需照明、供電、供水、通信等條件。所以,電氣專業在遇到作為城市緊急避震疏散場所的體育館、會展中心、學校操場、廣場、綠地等工程設計時,應關注其照明、供電、供水、通信等負荷等級(不宜低于二級)及供配電系統,并預留柴油發電機的安裝條件。

 


版權所有:廣西榮泰建筑設計有限責任公司  地址: 廣西柳州市靜蘭路東一巷19號

聯系電話:(0772)2610139     公司郵箱:[email protected]

網站備案:桂ICP備12006519號    網站建設派勝納科技     

辽宁体彩11选5手机版