Руководство по сейсмическому усилению систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВКВ) и строительных систем

При рассмотрении сейсмостойкости зданий основное внимание уделяется конструктивной целостности. Однако не менее важны механические системы здания - ОВКВ, сантехника и электрические сети - отказ которых может привести к каскадным катастрофам, включая пожары, затопления и отключения электроэнергии. Комплексное сейсмостойкое проектирование должно защищать эти жизненно важные системы наряду с конструктивными элементами.

Комплексная сейсмическая защита инженерных систем зданий

Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE) предоставляет авторитетные руководства по сейсмостойкой защите механических систем, включая подробные рекомендации по воздуховодам, трубопроводам, электрическим сетям и сантехнической инфраструктуре. Эти стандарты направлены на поддержание непрерывной функциональности здания посредством надлежащих методов усиления.

Сейсмическое усиление подвесных систем

Внутренние помещения зданий обычно содержат обширные сети подвесных труб, воздуховодов и кабельных лотков, уязвимых к сильным сотрясениям во время землетрясений. Правильная сейсмическая защита предотвращает опасное раскачивание и возможное отсоединение этих критически важных компонентов.

Сейсмическая защита: сочетание жестких и гибких решений

Сейсмическая защита служит основным механизмом защиты, передавая сейсмические силы на конструкцию здания, сводя к минимуму перемещение компонентов. Существуют два взаимодополняющих подхода:

• Жесткая защита: Изготовленные из стальных труб, уголков или профилей, эти опоры с высокой жесткостью подходят для чувствительных к вибрации систем, таких как линии пожаротушения и критические электрические цепи.
• Гибкая защита: Используя стальные тросы или другие гибкие материалы, эти энергопоглощающие опоры хорошо работают для стандартных вентиляционных каналов и водопроводных труб.

Оптимальная защита обычно сочетает оба типа, с жесткими опорами в уязвимых точках (коленах, окончаниях) и гибкими опорами вдоль прямых участков.

Стратегическое размещение опор

Расстояние между опорами существенно влияет на эффективность. Отраслевые стандарты рекомендуют интервалы 10-13 метров между опорами с дополнительным усилением в местах изменения направления и конечных точках. Перегрузка опорами увеличивает затраты без пропорционального повышения безопасности.

Целостность соединений

Надежные методы крепления также жизненно важны:

• Зажимные соединения: Специализированные крепления должны демонстрировать достаточную прочность, чтобы предотвратить отсоединение компонентов.
• Сварные соединения: Требуют сертифицированных процедур сварки, соответствующих строительным нормам.
• Болтовые соединения: Требуют высокопрочных болтов с надлежащими мерами против ослабления.

Гибкие муфты в качестве амортизаторов

Включение гибких соединителей, таких как компенсационные швы или резиновые муфты, на интерфейсах оборудования поглощает сейсмическую энергию, предотвращая повреждения от дифференциального перемещения между элементами здания.

Стабилизация оборудования, установленного на земле

Стационарное механическое оборудование, включая насосы, вентиляторы, воздухонагреватели и электрические панели, требует специализированного сейсмического крепления для предотвращения опасного смещения во время движения грунта.

Прямое крепление

Оборудование, нечувствительное к вибрации, выигрывает от простого крепления болтами к конструктивным плитам, хотя этот метод передает вибрации непосредственно в здание.

Виброизолирующий монтаж

Оборудование, генерирующее эксплуатационные вибрации, требует виброизолирующих опор, дополненных:

• Ограничителями: Стальные упоры, ограничивающие горизонтальное перемещение.
• Демпферами: Гидравлические или фрикционные устройства, поглощающие кинетическую энергию.
• Усиленными основаниями: Усиленные фундаменты оборудования, устойчивые к деформации.

Защита электрических систем

Электрические сети, являясь жизненно важными системами зданий, требуют особого внимания к сейсмической защите, чтобы предотвратить опасные отключения, влияющие на аварийные системы.

Усиление кабельных лотков

Уменьшение расстояния между опорами и специализированное сейсмическое обрамление предотвращают деформацию лотков, которая может повредить заключенную проводку. Гибкие соединения на интерфейсах оборудования обеспечивают перемещение.

Крепление панелей и распределительных устройств

Электрические шкафы требуют либо жесткого монтажа, либо изолированных установок с соответствующими ограничителями перемещения, параллельно стандартам для механического оборудования.

Меры защиты проводки

Стратегии управления кабелями включают:

• Предоставление слабины для компенсации перемещения конструкции.
• Выбор гибких проводников, где это уместно.
• Избежание жестких соединений между проводкой и другими элементами здания.

Меры предосторожности для сантехнических систем

Системы водоснабжения и канализации представляют собой уникальные опасности при повреждении, включая риски затопления и ухудшение пожаротушения.

Протоколы крепления труб

Сейсмические опоры для труб следуют тем же принципам, что и для воздуховодов, с повышенными требованиями к системам противопожарной защиты, включая более плотное расстояние между опорами и обязательное использование жестких опор.

Крепление оборудования

Водонагреватели, насосы и резервуары для хранения требуют виброизолирующего монтажа с соответствующими пределами перемещения, особенно в сейсмических зонах.

Приоритеты пожарной безопасности

Спринклерные системы требуют усиленной защиты, включая:

• Надежное крепление труб, превышающее стандартные требования к сантехнике.
• Защищенные головки спринклеров с использованием ударопрочных крышек.
• Сборки насосов с комбинированными системами изоляции и крепления.

Соображения по анкерным болтам

Выбор и установка крепежной фурнитуры - включая распорные болты, химические анкеры и специальные сейсмические крепежные элементы - напрямую влияет на надежность системы. Правильная глубина заделки, проверка несущей способности и контроль качества установки имеют важное значение.

Нормативная база

Нормы сейсмостойкого проектирования США опираются на несколько авторитетных источников:

• ASHRAE (механические системы)
• Публикации FEMA (общее сейсмостойкое проектирование)
• Коды IBC (комплексные требования к зданиям)
• Стандарты NFPA (системы пожарной защиты)
• Руководства SMACNA (специфика воздуховодов)

Эффективная сейсмическая защита требует комплексного рассмотрения динамики конструкций, уязвимостей механических систем и региональных сейсмических опасностей. Правильная реализация этих мер обеспечивает непрерывную функциональность здания во время и после сейсмических событий, защищая как имущество, так и жильцов.