隔震层给排水管线设计实例分析

何智艳

中国中元国际工程有限公司北京100089

摘要：随着国人对建筑安全要求的不断提高，隔震建筑越来越多的出现在建筑设计中。本文结合天津某医院设计实例，介绍含隔震层医疗建筑中给排水、消防管道的设计方式，及相关设计注意事项。

关键词：隔震层；给排水管道设计；隔震软连接；隔震消防

1.引言

地震，一直是人类无法预测和避免的可怕地质现象，经常造成较大的人员和财产损失。唐山大地震、汶川地震一直是中国人心中的梦魇。医疗建筑，在地震中需要承担救死扶伤的重要责任。设计安全医院，有效的减轻地震对医疗建筑物的伤害，使得医疗建筑在地震发生后，能保证其基本功能正常运行，挽救更多的生命，是我们努力方向和目标。

2.工程概况

本工程用地位于天津市滨海新区滨海医疗城。院区建设用地面积133325平米，整个场地地势较为平缓。本工程总建筑面积114998㎡，床位数600床，整个建筑布局从南至北依次为门诊、医技、病房，急诊位于西北侧。门诊医技病房综合楼地上8层，地下局部两层（另含一隔震层），建筑高度37.3m。

为了达到安全医院的设计目标,本工程采用结构隔震技术，根据天津当地规定，天津学校和医院“位于8度（0.2g）分区的，地震动峰值加速度提高至0.3g,并按9度采取抗震措施”,本工程抗震设防烈度按9度（0.3g）考虑。本工程隔震结构设置隔震支座和阻尼器、在首层和地下一层之间设置隔震层。通过水平方向为柔性的隔震层，将建筑分为上部结构和与地面连接的下部结构，并相互隔离开，延长结构的自振周期；并在隔震层中设置阻尼器，吸收地震能量，明显减少地震时地震能量向上体建筑的传递，减小地震对上部结构的破坏，实现建筑隔震效果。

3.给排水、消防管道隔震设计原则

由于隔震层的存在，建筑的上部结构和下部结构完全分离，地震发生时，建筑的上部结构和下部结构之间会发生很大距离的水平位移。不做任何特殊处理的给排水管道，会在地震中扯断，无法继续正常使用。根据国标GB50011-2010(2016年版）《建筑抗震设计规范》12.1.3.4：穿过隔震层的设备配管，配线，应采用柔性连接或其他有效措施以适应隔震层的罕遇地震水平位移。

本次设计中，我们着重考虑地震中建筑的上部结构和下部结构之间的水平位移，即：X轴方向及Y轴方向的位移。设置相应措施，减少水平位移对管道的损坏，在地震作用下基本可以达到“小震无敢，中震不坏，大震可修”的设防目标。保证在本设计烈度范围内的地震后，本建筑给排水系统仍然能正常运行，保障医疗基本功能的实施，挽救更多生命。本工程中，需要穿越隔震层的管道主要包括：生活给水管、生活热水管、生活排水管、消火栓给水管道以及自动喷水给水管道。

3.1.生活给水、热水、消防管道横向管道隔震措施

本工程为医疗综合楼，裙房部分为医技，单层建筑面积较大，包含使用科室较多。考虑到分科室，分部门供水，给水，热水系统均设置了8个竖向分区。给水、热水供水横干管设置于隔震层。自动喷水系统供水横干管、消火栓系统供水环管，均设置于地下一层，穿越隔震层的仅为竖向供水干管。

布置在隔震层内的给水热水横干管，均采用固定支架与下部结构固定，与供水横干管同侧（连接至下部结构）的供水立管，不用采取隔震连接；与供水横干管不同侧（连接至上部结构）的供水立管，均采用隔震连接措施。

3.2.生活给水、热水、消防管道竖向立管隔震措施

本次设计中，生活给排水系统，消防系统，均尽量减少竖向穿越隔震层的管道，减少可能发生位移的管道数量。

穿越隔震层的管道，均需设置隔震连接。由于隔震层层高仅为2.2米，DN100的隔震软连接管件长度均至少为2米，所以无法在竖向管道穿越隔震层的位置直接竖向安装隔震软连接。所有竖向穿越管道隔震软连接均采用横向安装隔震软连接的方式：将竖向管道在隔震层的分成两个部分，分别用固定支架与上部结构和下部结构连接，上部结构和下部结构的固定支架之间横向安装两个方向之字连接的隔震软连接，用于吸收地震中的管道位移。具体安装方式见下图：

3.3.生活给水、消防给水管道入户隔震措施

生活给水入户管、自动喷水及消火栓水泵接合器供水管穿越建筑外墙时，需根据横管在隔震层内的固定位置，决定是否进行隔震处理。本工程生活给水入户管道穿出外墙前固定在下部结构，故出户时不需做隔震处理，直接穿出建筑外墙。自动喷水及消火栓水泵接合器供水管在穿出外墙前，固定在上部结构，在穿越出外墙前，均设置一端隔震软连接，而后穿出建筑外墙。

3.4.排水系统的隔震措施。

本设计中建筑排水分为重力排水和地下室的压力排水。地下室压力排水，因一直与下部结构固定在一起，故出户时不需做隔震处理，直接穿出建筑外墙。

上部结构的排水均为重力排水，在排出外墙前需采取隔震措施。常用的隔震措施有：在隔震层内下部结构设置集水坑或污水收集设施，上部重力排水排至积水坑或污水收集设施后提升出户，在重力排水管与集水设施连接处设置隔震软连接；或直接在排水出户位置设置隔震软连接后排出建筑外墙。两种方式都有其缺点，前者把重力排水均变成压力排水，平时运行时耗能较多；后者由于设置了软连接，排水中的杂质易在软连接拐弯处沉积，造成管道堵塞。本工程为医疗综合楼，裙房部分排水管道较多，且位置分散，不适合使用集中收集再提升出户的方式进行排水，本次采用在管道出户处，安装插接式排水专用隔震软连接，实现隔震效果。具体安装图纸见下图：

3.5隔震层消防设计。

隔震层的消防对隔震建筑来说非常重要，如果火灾时隔震设施发生损坏，将严重影响建筑结构的安全性。本次设计中，隔震层处结构梁、板、柱、墙体等与填充墙体均采用无机防火布进行柔性连接，无机防火布的燃烧性能等级需满足相对应墙体的燃烧性能等级。结构隔震垫选用防火型隔震垫。

隔震层设置消火栓系统、手提式灭火器和自动喷水系统，自动喷水系统按照中危Ⅱ级标准设置。考虑到本工程位置在天津，隔震层通过建筑外圈隔震沟与外界空气联通，冬季时隔震层不采暖，温度基本与室外相同，本工程隔震层自动喷水系统采用预作用系统，防止冬季低温对自动喷水管道的破坏。消火栓管道在隔震层中仅设置立管并就近设置本层消火栓，消火栓立管均设置加强保温。

3.6隔震设计其他注意事项隔震层设计中，建筑的上部结构和下部结构之间会发生较大的水平位移，所以在设计管道敷设路径的时候，应注意每个隔震柱、隔震结构缝周围，均应预留足够的空间，不敷设管道，防止地震过程中上部结构和下部结构之间的位移造成对管道的剪切挤压破坏。本工程设计时，均考虑在隔震柱四周500mm的位置不敷设给排水管道。所有上部结构的立管均在一层设置转换，躲开隔震柱位移范围。

隔震专用软连接管道应采用隔震建筑专用特殊制品，本工程中压力给水用柔性隔震专用软连接管道内部π波管材及外部承压网均应满足±600mm的水平变形能力，且其承压能力不小于1.6MPa；插接式排水专用隔震软连接盒体与管体结合部为密封球体连接，可以旋转360°，管体与管体结合部为密封承插型，可以伸缩1000㎜，可以万向偏移600㎜。所有隔震软连接在订货时，应提供相应的实验报告作为依据。

隔震专用软连接的管件长度较长，DN100的给水用柔性隔震专用软连接管件长度即为2m，在设计中应充分考虑管件的安装距离，预留合适的安装空间。隔震专用软连接的管径不宜过大，一般不使用超过DN200的管道。当设计管径大于DN200时（例如空调冷却水循环管道）建议将大管径管道先分解成若干小于等于DN200的管道，完成相应隔震措施后，再汇集成为原有管径管道。

4.结语

目前国内越来越重视医疗建筑中的隔震设计，隔震层的设计开始在很多医院设计中出现。虽然隔震建筑的设计还是在摸索过程中，但相信随着安全医院的设计理念的普及，更多的安全医院会出现在我们身边。

参考文献：

GB50011-2010(2016年版）《建筑抗震设计规范》