某既有多层建筑室外增设电梯结构设计

某既有多层建筑室外增设电梯结构设计□ 新疆维吾尔自治区建筑设计研究院 狄军 杨军

摘要

随着老旧的多层办公、住宅等建筑对电梯的需求日益强烈和迫切，既有建筑室外增设电梯的工程较为常见。本文结合一个工程案例，介绍了结构设计过程及应当注意的设计问题，为同类工程提供借鉴参考。关键词既有建筑增设电梯；设计特点；构造1.3、新增电梯井道结构基础与现有结构基础相对独立，当新增基础位于现有建筑基础范围内时，应对现有基础做加强。1.4、井道框架柱采用薄壁的冷成型钢柱时，梁柱连接可采用贯通式水平加劲隔板节点。1.5、为施工便利，电梯机房顶板可采用钢筋桁架组合楼承板或压型钢板组合楼板。1、引言随着人们物质生活水平的丰富和提高，电梯的使用越来越普及。老旧多层房屋增设电梯后，可以给较高楼层的用户提供一定的舒适和便利，提高了建筑物的使用价值[1]。本文对既有建筑室外增设电梯的结构设计工作中遇到的一些不容忽视的相关问题进行介绍，以便同类工程结构设计时引起重视。本文介绍的既有建筑室外增设电梯工程结构设计具有如下特点：1.1、电梯井道采用钢框架结构。由于钢结构构件可在工厂加工，施工工期短，施工较为方便。1.2、新增电梯井道高宽比较大，在楼层处与现有结构需设置必要的连接，连接仅提供水平侧向约束，竖向可上下滑动。以满足井道结构倾覆及整体稳定安全要求[2]。2、工程概况某既有办公楼为地上7层、地下1层，框架结构体系，由于业务量日益增多，大量图档纸质资料在上下楼搬运时存在一定困难，根据业主要求，在设计未破坏原有主体结构的前提下，楼外侧对应走道处增设钢结构电梯一部，井道平面尺寸为2300mm󰀂2900mm,立面效果如图1所示：DOI：10.16116/j.cnki.jskj.2018.05.024阳能，为建筑室内的生活所需提供能源。因此，清洁能源体系在绿色建筑设计中的落实，是绿色建筑设计的重要内容，也是环境保护的重要体现。4、结束语绿色建筑的推进，需科学落实绿色建筑设计技术，从“高效图1 绿色建筑向南的遮阳设计性”、“协同性”和“地域性”原则出发，确保绿色建筑的“绿色”属性。绿色建筑的设计技术主要在于资源利用的最大化、能耗最小化，追求绿色建筑的“绿色效应”，以实现生态环保。通过规划设计技术、材料利用技术、能源技术等的有效落实，最大程度地确保建筑设计施工的绿色性，降低资源的消耗，提高绿色效应。C参考文献：[1]李红.新形势下的绿色建筑设计分析[J].建筑工程技术与设计，2015（07）.[2]高玉鹏.对绿色建筑工程技术的分析及技能技术研究[J].建筑工程技术与设计，2015（12）.[3]李春亮.新时期绿色建筑设计的要点分析[J].房地产导刊，2016（02）. 3.3 材料利用技术：追求绿色环保，应用环保坚持。材料利用技术，主要在于环保材料的应用，降低建材对环境的影响。当前，环保建材已成为建筑行业的“主流“之一，应在建筑施工中，强化对绿色环保材料的应用。特别是绿色环保技术的不断发展，环保建材的多样性，也让材料利用技术有了更好的体现。混凝土砌块、GRC条板、纸面石膏板等，都是绿色环保建材，可以在绿色建筑施工中，能够降低对环境的影响，体现绿色建筑施工的”绿色“属性。3.4 能源利用技术：利用绿色能源，实现无污染。建筑结构使用清洁能源，成为绿色建筑设计的主要思想。通过太阳能、地热能的应用，为建筑结构提供绿色能量。在绿色建筑的设计技术中，能源利用技术的体现，就是追求绿色能源的利用，实现无污染，清洁环保。从实际来看，现代绿色建筑已广泛应用太69规划设计 图1 既有办公楼增设电梯效果图新增钢框架电梯井道结构安全等级二级，设计使用年限为50年，抗震设防烈度8度（0.2g，第二组），场地类别为Ⅱ类，特征周期为0.40s，抗震设防类别为丙类，基本风压为0.6kN/m2，基本雪压为0.9kN/m2。3、设计方案及要点3.1 根据本工程的结构设计特点，经过计算和技术比较，确定了如下的结构设计方案：1）电梯底坑采用250mm厚钢筋混凝土井壁，基础采用400mm厚钢筋混凝土筏板。现有房屋有1层地下室，因此新增电梯井道基底不低于现有结构基础底标高。清除增设电梯处现有建筑地下室外的回填土后，将井道筏板基础置于天然原状的持力土层上。2）钢框架结构井道采用箱型柱、焊接工字钢梁。框架柱脚采用埋入式钢柱脚，柱脚顶面为电梯底坑底。框架梁柱连接采用能将塑性铰自梁端外移的端部扩大形连接，在互相垂直的两个方向都与柱刚接。主要框架梁柱截面如表1所示：表1 构件截面表名 称截 面材 质框架柱箱300X300x10x10Q235B框架梁H450X200X10X103）屋面板采用型号为HB2-100的钢筋桁架楼承板，桁架高度100mm,楼板厚度130mm;板钢筋采用HRB400钢筋，上弦钢筋直径为10mm，腹杆钢筋直径为5mm，下弦钢筋直径为10mm。4）电梯井道钢框架在每个楼层处通过对拉板件及螺杆与现有砼梁进行连接，连接件设置竖向长圆孔，以便新增构件在竖向压缩变形时与现有主体结构之间能够上下滑动。3.2 钢框架梁柱连接要求3.2.1、框架梁与柱的连接宜采用柱贯通型。若采用壁厚较薄的冷成型箱形柱，则对应使用隔板贯通式连接。柱段与隔板的连接应采用全熔透对接焊缝。隔板采用与梁、柱相同的Z向钢材制作，隔板的厚度比梁翼缘板厚大2mm。隔板应有一定的外伸尺寸，以便隔开相邻焊缝热影响区。箱型柱隔板与柱的焊接，应采用坡口全熔透焊缝；对于无法进行手工焊接的焊缝，应采用熔化嘴电渣焊，并应对称布置，同时施焊。3.2.2、框架梁与柱包围的节点域，应满足节点域的抗剪强70度。在周边弯矩和剪力的作用下，其抗剪强度应按下式验算[3]： 式中Mpb1、Mpb2——节点域两侧钢梁端部截面全塑性受弯承载力；ψ——折减系数，本工程取0.6；fyv——节点域抗剪强度设计值；Vp——节点域体积：Vp=1.8hbhctw；hb——梁的截面高度；hc——柱的截面高度；tw——节点域腹板厚度3.2.3、框架梁与柱翼缘刚性连接，梁翼缘与柱采用全熔透焊缝连接，梁腹板与柱采用摩擦型高强度螺栓连接。梁翼缘与柱全部采用全熔透坡口焊缝，并按规定设置衬板，翼缘坡口两侧设置引弧板。在梁腹板上下端应作扇形切角，其半径r宜取35mm。扇形切角端部与梁连接处，应以r=10mm的圆弧过渡，衬板反面与柱翼缘相接处宜适当焊接。扇形切角有利于提高连接延性，关系到节点抗震性能，应当严格按规定的形状和尺寸用刀具加工[4]。本工程梁端加强节点方式优先采用直接加宽翼缘板端头方式，也可采用贴焊板加宽梁端翼缘。焊缝和高强螺栓共用时，应采取先栓后焊的方式进行施工。既施工顺序在高强度螺栓初拧后进行翼缘的焊接，然后再进行高强度螺栓终拧。施工程序问题应注意：如果先施焊而后上紧螺栓，板层间有可能因焊接变形而产生缝隙，拧紧时不易达到需要的预拉力。如果先上紧螺栓而后施焊，由于焊接热使螺栓预拉力损失10%~35%，如不采取措施，则螺栓连接的承载力会受到焊接的影响。合理的办法是对螺栓初拧至设计预拉力的60%，再行施焊，焊后对螺栓终拧[5]。4、结语既有建筑室外增设电梯后可提升建筑使用功能，在设计前应当详细踏勘、收集相关资料并论证分析，确定合适、可行的设计方案。严格按照相关标准及要求施工，以确保结构工程质量满足要求，顺利进行。C参考文献：[1]章鸿雁. 城市既有多层住宅增设电梯工程管理制度创新探析[J]. 基建管理优化,2017,29(03):31-37.[2]陈颖. 对旧有建筑加装钢结构电梯的探讨[J]. 福建建筑,2012(03):46-48.[3]GB50011-2010，建筑抗震设计规范 [S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2010.[4]韦灼彬.扇形切角构造对钢框架梁柱焊接节点抗震性能影响的研究[J].工业建筑,2007(07):78-81+91.[5]钢结构设计原理[M]. 科学出版社 , 陈绍蕃著, 2005.