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附錄-A NFPA 13 中文譯稿

NFPA 13 是美國 NFPA(National Fire Protection Association)機構針對消 防撒水系統而制定的規範。其中的 6-4 節為針對可能遭到地震侵襲地區之建築物 的管線系統,所制定的耐震規範。對於各種耐震措施如可撓性接頭、地震伸縮縫 裝置、穿孔間隙、防震吊架及支管束制等,均有詳細規定。本附錄所譯出者為 NFPA 13 的 1999 年版資料。

其中防震吊架之設計程序較為複雜,故先簡介如下。首先將建築物分為 X、

Y 兩向,並根據天花板與配管間的距離,參照 NFPA 13 中之各型防震吊架表格,

挑出可供選擇的型式。上述的 X 向、Y 向視為兩個互相獨立的系統。進而,在某 向上依照 1)主管(main) 2)分流主管(cross main) 3)支管(branch)之順序 暫定防震吊架之位置,並據此吊架位置所影響範圍內之荷重,求得各防震吊架所 須負擔的水平地震力,Fp。由此 Fp值,再依 NFPA 13 中之各型防震吊架表格,選 出合適的防震吊架尺寸。若 Fp值過大,以致沒有合適的防震吊架可供安裝時,

則可進一步增加防震吊架數目,以縮小原定防震吊架位置處的影響範圍,直到影 響範圍內的荷重小於所欲安裝防震吊架型式之荷重能力。計算水平地震力 Fp時,

NFPA 13 建議至少以地表加速度等於 0.5g 來考慮,而不計及震區係數及樓高位 置所造成的影響。

附錄 A 最後部份,乃 NFPA 13 條文中可能造成混淆的專有名詞及其中文譯名。

以下為 NFPA 13 中 6-4 節的中文譯稿:

6-4 震區管線的防震措施

6-4.1*通則。當灑水系統或地面上的消防主幹管,需要具耐震能力時,應運用 6-4 節之要求進行設計。

例外:由專業結構技師依據地震動力學,以預期地震力進行分析,保證此 系統在地震中的耐震能力至少可達到如建築結構的耐震能力,則可允許以替代方 法保護此系統。

6-4.2*接頭(Couplings)。公稱直徑 2.5 英吋以上(含)之管線,應使用認證許可

登錄之可撓性接頭,用以連接末端滾溝加工之管線(grooved end pipe),以便讓 此管線與所附著之結構物的單獨區域可以有相對位移。接頭之安裝位置應與建築 物內部的結構隔離縫一致。若有比此處要求更多可撓性接合的系統,則須提供額 外的防震吊架(sway bracing),其要求見 6-4.5.3,例外 4。可撓性接頭須依下 列規定進行安裝:

(1)在所有立管的頂部與底部 24 英吋(610 公釐)以內。

例外 1:長度不足 3 英呎(0.9 公尺)之立管,得免設可撓性接頭。

例外 2:長度在 3 至 7 英呎間之立管,僅須一個可撓性接頭。

(2)在多樓層建築物樓版上方 12 英吋及樓版下方 24 英吋以內者。當樓版下 方之可撓性接頭,是在供給本層樓主管之銜接管(tie-in main)的上方 時,此銜接管之垂直部分須有一個可撓性接合。

(3)在混凝土牆或磚牆表面兩側 1 英呎內。

例外:若管線之穿孔間隙是依據 6-4.4 來設計時,此時可不設可撓性接頭。

(4)在建築物伸縮縫(expansion joints)24 英吋(610 公釐)以內者。

(5)連結到消防水帶(hose lines)、貨架撒水頭(rack sprinklers)及夾層 (mezzanines)之立向支管(drops),不論其管線尺寸大小,在其頂部及末 端 24 英吋(610 公釐)以內處。

(6)連結到具有多個撒水頭系統的垂直支管(drops),若其長度超過 15 英呎

(4.6 公尺),不管其尺寸為何,在垂直支管頂部 24 英吋(610 公釐)之內。

(7)在支撐立管或其他垂直管線的中間點之上方及下方。

6-4.3*地震伸縮縫裝置。在地面層以上的建築內部撒水管線,不管其尺寸大小,

當其穿過建築物的地震伸縮縫時,必須裝設有可撓性管件的防震裝置。

6-4.4*穿孔間隙。排水管(drains)、消防送水口(fire department connections) 及其他任意管線等,當其穿過牆、樓版、平台(platform)及基礎時,在其穿孔處

須有穿孔間隙。

6-4.4.1 當管線穿過平台、基礎、牆或樓版上之開孔時,這類開孔之尺寸須滿足 下列規定:若管線公稱直徑在 1 英吋(25.4 公釐)到 3.5 英吋(89 公釐)之間,

開孔直徑須比管線直徑大 2 英吋(51 公釐)以上;若管線公稱直徑在 4 英吋(102 公釐)以上,開孔直徑須比管線直徑大 4 英吋(102 公釐)以上。

例外 1:若管徑介於 1 英吋(25.4 公釐)與 3.5 英吋(89 公釐)間,當穿孔間 隙是由套管(pipe sleeve)提供時,則需比公稱管徑大 2 英吋(51 公釐)以上;

當公稱管徑為 4 英吋(102 公釐)以上時,則套管需提供公稱直徑比管徑大 4 英 吋(102 公釐)以上之穿孔間隙。

例外 2:穿過石膏板或同樣脆弱等不需具耐火能力構造之立管,不需有穿孔間隙。

例外 3:若在牆、樓版、平版或基礎兩側 1 英呎(0.31 公尺)以內有裝設可撓性 接頭者,不需設穿孔間隙。

6-4.4.2 在需要有穿孔間隙處,此間隙需填以柔性材料,如膠合鋪料(mastic)等。

6-4.5*防震吊架(sway bracing)。

6-4.5.1 系統管線應有防震吊架以抵抗側向及縱向水平地震力,而且也要預防由 地震力造成之垂直運動。有防震吊架附於其上之結構體構件,應能承受增加之地 震力。

6-4.5.2 防震吊架應設計成具有抵抗張力及壓力的能力。

例外:*經認證許可登錄之僅具抗張能力的防震吊架系統只准在特准之處使用,

且需依據其表列限制(包括安裝說明-installation instruction)進行安裝。

6-4.5.3 側向防震吊架(lateral sway bracing)應設在任何管徑之給水管(feed)

與分流主管(cross mains);以及所有管徑在 2.5 英吋(63.5 公釐)以上的支 管(branch lines)與其他管線上,以至多每 40 英呎(12.2 公尺)之中心間距 裝設一個。給水管(feed)或分流主管(cross mains)末端之最後一段長度,應 有一個側向防震吊架。

若側向防震吊架在具縱向防震吊架之管線的中心線 24 英吋(610 公釐)以 內,且此管線直徑在 2.5 英吋(63.5 公釐)以上者,可被視如縱向防震吊架。

最後一個防震吊架到管線末端之間,距離不得超過 20 英呎(6.1 公尺)。根據這 項要求之施作,不需排除本節所提可視為縱向防震吊架的側向防震吊架之使用。

例外 1:當容許的側向防震吊架間距可達到 50 英呎(15.2 公尺)時,最後一個 防震吊架到管線末端之距離可允許延長到 25 英呎(7.6 公尺)。

例外 2:對於單獨以吊桿(rod)支撐的管線,而此吊桿從管線頂端到所附著之 建築結構的長度,小於 6 英吋(152 公釐)時,可以不裝設側向防震吊架。

例外 3:可使用全包型(wraparound type)的 U 型鉤(U-type hook)或其他用 來使結構單元下之管線牢固的 U 型鉤(U-type hook),以滿足側向防震吊架的要 求,然其支柱(leg)需自鉛直線向外彎出 30 度以上,且每個支柱(leg)及吊桿(rod) 尺寸須滿足表 6-4.5.8 的條件。

例外 4:當可撓性接頭所安裝之主管不符合 6-4.2 之要求時,每隔一個接頭之 24 英吋(610 公釐)內應有一個側向防震吊架,但兩個側向防震吊架之中心間距最大 不得超過 40 英呎(12 公尺)。

例外 5:當建築物主結構單元之中心間距超過 40 英呎(12 公尺)時,側向防震吊 架之中心間距可以拉長到 50 英呎(15.2 公尺)。

6-4.5.4 給水管及分流主管上應有中心間距不大於 80 英呎(24 公尺)的縱向防震 吊架(longitudinal sway braces)。在有安裝側向防震吊架之管線上的縱向防震 吊架,若其安裝間距在 24 英吋(609 公釐)內,可視為側向防震吊架。最後一個 防震吊架與管路末端的距離不得超過 40 英呎(12.2 公尺)。

6-4.5.5*立管頂部須有防止任何方向位移的保護措施,可利用四向型防震吊架 (four-way sway brace)。

6-4.5.6*支承的水平荷重須根據水平力 Fp=0.5 Wp 的分析來決定,Fp 為水平力,

Wp 為管線充滿水之重量。對側向防震吊架而言,這些荷重須包含所有支管及主 管的重量;若此支管位於一縱向防震吊架之影響範圍內,則此縱向防震吊架之荷 重不需考慮其重量。對縱向防震吊架而言,荷重須包含此防震吊架影響範圍內所 有主管的重量。

例外:由相關當局要求或允許的水平力須優先考慮。

6-4.5.7 當所使用的水平力超過 0.5 Wp 且自鉛直線起算之防震吊架角度小於 45 度時,或所使用的水平力超過 1.0Wp 且自鉛直線起算之防震吊架角度小於 60 度 時,這些防震吊架須能抵抗由水平荷重所造成之淨鉛直反力。

6-4.5.8*側向防震吊架應拉緊。對單一防震吊架而言,細長比(l/r)不得超過 300,式中之 l 為防震吊架長度,而 r 為最小迴轉半徑(the least radius of gyration)。當具螺紋之管線(threaded pipe)用作防震吊架裝置之一部分時,不 得小於 Schedule 3 0。防震吊架上所有的組成部分及管件(fittings)須在同一 直線上,以避免在管件及扣件(fasteners)上發生偏心荷重。只有對縱向防震 吊架而言,可允許連結到依 3-6.2 焊於管線上的鈕(tab)。對僅能抗張的防震吊 架而言,在側向及縱向防震吊架處,應安裝兩個反向的抗張防震吊架構件。所有 的防震吊架,不管有無經認證許可登錄,最大容許水平荷重須以此防震吊架最脆 弱部分再考慮安全係數求得。由 6-4.5.6 決定之荷重不得超過以下兩者的較小 值:表 6-4.5.8 中之最大容許荷重,或製造商在 30 至 44 度、45 至 59 度、60 至 89 度及 90 度之支撐角度時保證的最大容許荷重。此保證容許水平荷重,至少 須考慮防震吊架構件之極限破壞強度 1.5 倍的安全係數,而且還要根據防震吊架 的角度作進一步修正。

例外:沒有特別在表 6-4.5.8 具體列出之其他管線目錄及材料,若經由專業工程 師保證能承受上述條文決定之荷重者,准許使用。此等計算應滿足相關當局所提

出之要求。

6-4.5.9*對單一扣件而言,6-4.5.6 所決定之荷重不得超過圖 6-4.5.9 中的容許 荷重。

固著在結構體上之防震吊架裝置的扣件類型,應如圖 6-4.5.9 所載明者。

對木構造上的連結器(connections to wood)而言,貫穿螺栓(through bolts) 兩端皆應有墊圈。螺栓孔應比螺栓直徑大 1/16 英吋(1.6 公釐)。

例外1:當貫穿螺栓由於構件厚度或難以接近等因素而無法安裝時,可以使用木 牙螺絲(lag screws)。應預鑽小於最大齒根直徑(maximum root diameter)1/8 英吋(3.2 公釐)以上的孔洞。

例外 2:經由專業工程師證明,可承受 6-4.5.9 條文所決定荷重之其他固著方法 可予以接受。應考慮相關當局要求之計算。

6-4.5.10 防震吊架裝置應按最大荷重能力表列分級。若此荷重與鉛直線間夾角 小於 90 度,則荷重能力應按表 6-4.5.10 進行折減。

表 6-4.5.10 防震吊架裝置最弱點之容許水平荷重 支撐角度 可容許之水平負荷 垂直線 30 ~ 40 度 合 格 表 列 負 荷 定 額 除 以

2.000

垂直線 45 ~ 59 度 合 格 表 列 負 荷 定 額 除 以 1.414

垂直線 60 ~ 89 度 合 格 表 列 負 荷 定 額 除 以 1.155

垂直線 90 度 合格表列負荷定額

垂直線 90 度 合格表列負荷定額

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