西安建筑科技大学建筑设计研究院陕西省西安市710055
摘要：地震是难以预测的自然灾害，并且破坏力极大，严重威胁着人们的生命健康，为社会发展造成严重的经济损失。地震是地壳快速释放能量过程中（错动和破裂）造成的地面震动，我国又是全球大陆地震最为活跃的地区之一。十年来，工程设计界从未停止过从大灾中汲取教训的研究与实践。站在新时代的今天，建筑电气设计更有必要重新审视“建筑电气抗震安全”这一涉及建筑标准的关键指标问题，并从尊重生命的高度践行建筑电气抗震设计，在人居环境中构建“广义的建筑电气安全”，这是本文研究的出发点。
关键词：建筑；电气；抗震设计
引言
随着社会的现代化发展，建筑中的电气设备越来越多，如供配电系统、电子信息系统、火灾自动报警系统、照明系统等。地震发生时，这些设备本身损坏的同时，也可能引起火灾、触电、泄漏、跌落等事故，故造成的经济损失越来越大，且次生灾害超过直接灾害带来的损失。
1建筑电气设备抗震设计的目的
为减少地震中生命及财产的损失，根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第1.0.2条、第3.7.1条及《建筑机电工程抗震设计规范》GB50981-2014第1.0.4及7.4.6条，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。建筑中重力超过1.8kN的设备；内径大于等于DN60mm的电气配管；重力大于等于150N／m的、电缆桥（梯）架、电缆线盒、母线槽都应进行抗震设计。
（1）地震时应保证正常人流疏散所需的应急照明及相关设备的供电。（2）地震时需要坚持工作场所的照明设备就近设置应急电源装置。（3）地震时应保证火灾自动报警及联动系统正常工作。（4）应急广播系统宜预置地震广播模式。（5）地震时应保证通信设备电源的供给、通信设备正常工作。
2建筑电气抗震设计技术要点
2.1电气设施选址及布置
1）建筑工程的配变电设施。配变电所，特别是独立式配变电所，以及柴油发电机房的选址应根据表1和项目场地条件，选择在对抗震有利的地段进行布置，避开不利和危险地段。校园，尤其是农村中小学校园，切忌采用杆上变压器安装方式。鉴于我国目前预装式变电站的使用环境一般为8度及以下地区，故在9度及以上地区，不应选用预装式变电站，以避免地震时发生装置内部损坏或整体位移造成人员伤害及供电中断。
表1
2）弱电系统重要机房。建筑物内的通信机房、消防控制室、安防监控室不应布置在结构抗震性能薄弱的部位。如结构抗震缝、伸缩缝和隔震层等处。
3）配电箱、控制箱（柜）。重力≥1.8kN的箱（柜）在满足使用功能的前提下，应选择在相对安全的部位安装，不宜布置在轻质隔墙、屋顶女儿墙及广告架、吊顶内、悬挑处、以及结构的薄弱部位，否则，应采取必要的抗震加固措施。
4）电气管道、电缆桥架和设备的穿越洞口。如柴油机进风口与排烟口的设置，连续电气管道或桥架的走向等，不可避免地要穿外墙、穿屋面、穿楼板或内部墙体，选择位置时要尽量避开结构承重墙，要减少对主要承重结构构件的削弱。
5）屋顶卫星天线、公用天线、接闪杆等基座。在不影响其性能的条件下，宜选择在结构可“生根”处（如基座下方为结构柱）。
2.2电气设备的选型
建筑电气设备必须具备一定抗震性能，需通过国家标准GB/T2424.25规定的有关冲击、振动、地震等试验。根据GB/T13540-2009《高压开关设备和控制设备的抗震要求》和GB50556-2010《工业企业电气设备抗震设计规范》，电力变压器及3kV及以上的高压开关柜的抗震能力均不应低于地区地震动相应参数的要求。设计选用电气设备的抗震性能应与建筑工程的抗震设防烈度相适应，以防地震时设备构架松动、垮塌，内部器件、仪表、插件、二次电缆插头等的松动、脱落、移位或发生共振。
2.3电气设备的隔震和减震设计
对使用功能有高精度专业要求、震动将造成重大经济损失的电气工艺设备，或对消震有特殊要求的电气场所，为提高其抗震水平，则需采取专门隔震和减震设计，其技术要求较为复杂，也非电气单专业能解决的，涉及整个建筑方案和建筑投资。遇此情况，电气专业应将业主（工艺）要求向项目负责人（设总）汇报，统筹解决。
2.4城市紧急避难疏散场所电气设计
汶川等地震已告诫我们，一旦发生特大地震，山体崩塌，道路中断，救援物资不可能迅速到达，在救援队到达之前，需要自救自给。考察日本神户、大阪等地，作为区域紧急避震疏散场所的中小学，均在教学楼等建筑物外独立设有整体式防灾储备库，库内备有便携式安全照明灯、投光灯、配套线材及装置、纯净水、帐篷和移动式小型柴油发电机等，这些物资可起到保障生命的救急作用。在我国9度及以上地区的中小学等场所最好有适宜的配备，而目前尚无。但国家标准GB50413-2007《城市抗震防灾规划标准》规定了城市紧急避震疏散场所应具备避难所需照明、供电、供水、通信等条件。所以，电气专业在遇到作为城市紧急避震疏散场所的体育馆、会展中心、学校操场、广场、绿地等工程设计时，应关注其照明、供电、供水、通信等负荷等级（不宜低于二级）及供配电系统，并预留柴油发电机的安装条件。
2.5电气设备抗震“四防”措施
从汶川等地震现场看，建筑电气设备及构件在地震中主要遭受惯性力和变形破坏，常见问题主要有：
1）变压器、柴油发电机的基座未卡固或固定不牢，地震时设备为方便运输设置的滚轮在基础钢轨上滑动、脱轨，甚至倾斜，与接入的配电导体间产生明显位移，导致连接点处受损，供电中断。
2）柴油发电机与外部管道间、变压器与接入/出导体间、蓄电池之间的连线等未采用“柔性连接”或未留伸缩余量，地震时变形甚至被切断。
3）配电设备安装使用的金属螺栓、预埋件，或焊接强度不够，或后浇基础与主体结构连接不牢，造成配电设施移位、滑脱或倾覆。
4）明装电气管线、电缆桥架的支架、吊架薄弱，地震时不足以承载线路，发生垮塌。
5）照明灯具悬挂构件强度不足或安装不合理、不规范，导致灯具坠落。
6）电力电缆和通信电缆穿越建筑沉降缝、抗震缝处、引入引出建筑物处未作必要的处理，导致导体受损等。
综上，作为非结构类设施，电气设备需有针对性地抗震设防，主要有“四防”，即：防水平滑动及位移、防倾倒、防坠落、防不均匀沉降等引起的次生灾害。国标图集16D707-1梳理了过去多年成功的经验和做法，分别给出了抗震措施的细部做法。设计说明只要交待清楚所执行国标图集16D707-1中相关页的索引号即可。与传统安装方式相比，特别要强调的是：①非靠墙落地安装的重心较高的配电柜、通信机柜等，在8度（教育建筑）或9度地区，除根部应采用传统金属膨胀螺栓或焊接的固定方式外，机柜重心以上部位可采用连成整体或与墙体拉接固定方式，可有效防止地震时倾倒；②所有电气器件应考虑与支承结构间的互相作用，重要的连接如设备与支架之间、器件与器件之间、器件与引线之间等处，宜采用“软连接”，采用软导体、伸缩段（节）、留裕量、加隔震垫等措施。
结语
在建筑结构的抗震研究中，往往忽略机电设备。随着电气设备破坏而造成的经济损失和次生灾害越来越严重，电气系统的抗震设计将越来越引起人们的重视。通过本文的研究，希望可以提供一些帮助。
参考文献：
[1]《建筑机电抗震方案解决商》样本.深圳市国立科技有限公司.
[2]GB50011-2010，建筑抗震设计规范[S].
[3]GB50981-2014，建筑机电工程抗震设计规范[S].