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建築加裝鋼結構電梯井道問題分析

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建築加裝鋼結構電梯井道問題分析

發布日期:2017-10-26 作者: 點擊:

    隨著人們生活水平的提高,舊樓加裝電梯的工程越來越多。新增的電梯井道可以是鋼筋砼結構,也可采用鋼結構,以鋼框架結構居多。這種井道通常與主體結構通過化學螺栓等方式拉結。這對改善結構傳力路徑以及井道整體穩定是很有利的。井道結構與普通結構有較多不同,也存在很多難點,本人通過工程積累的一些概念分析方麵的想法,分享給大家一起探討。拋磚引玉,不對之處望大家指正。


    井道豎向荷載分析:

    豎向荷載主要是井道鋼框架自重、圍護結構荷載、電梯機房樓麵荷載(有機房井道)、曳引設備支承荷載、井道屋麵荷載等。對於較高的井道,井道與原有結構拉結節點宜作成豎向滑動支承,以釋放豎向荷載作用下的井道位移,否則豎向荷載較大時將產生較大的附加內力。一般可以通過化學螺栓的端板上設滑槽孔來實現。這種方法對於減小因井道基礎沉降產生的井道附加內力也十分有利。

    井道在風荷載作用下的受力特征分析:

(1)風荷載體型係數:對於外置的電梯井道,井道多位於原有結構局部邊側或角部。因此嚴格來講,井道的風荷載體型係數應該采用局部風壓體型係數,如采用規範對主體結構的風荷載體型係數將導致計算結果偏於不安全。但荷載規範對於局部風壓體型係數僅限於圍護結構,在實際計算時可參考規範對於圍護結構的局部體型係數取值。但注意2012年新版荷載規範對於局部體型係數有較大改動。

(2)風振係數:從概念上講,風振係數主要反映脈動風對結構的影響,如果井道結構與原有結構存在拉結,而原有結構的剛度較大,則井道的風振響應會大幅減小。且荷載規範的風振係數法隻適用於豎向懸臂型結構,井道在各層側向支承於原結構,不能作為豎向懸臂型結構。故建議按荷載規範對結構風振響應的判斷方法,如原有結構可不考慮風振,則井道也可以不考慮風振,即風振係數取1.0。但需要特別注意,對於獨立單體的井道結構則必須考慮風振影響,因為獨立的井道結構與原結構無拉結,成為高聳結構,周期一般較大,風振響應較為明顯,不考慮時偏於不安全。

(3)基本風壓和風壓高度變化係數均直接按荷載規範計算。


    井道在地震作用下的受力特征分析:

   (1)井道與原有結構相互作用:對於有拉結構造的井道,在地震作用下的響應嚴格來講是與主體結構相互作用問題。井道結構與原有結構相比,抗側剛度和質量均較小,可以認為井道結構是附在原有結構外側的抗側剛度較弱的附屬結構。因此,井道在地震作用下的響應主要是由於原有結構的變形位移引起。特別是結構的扭轉藕聯導致井道結構的受力更為複雜(井道一般位於原結構外側邊緣,故扭轉效應更為明顯)。將井道拉結節點簡化為固定鉸約束的方法,相當於假定原結構是完全剛性體,不能準確反映真實地震作用下的響應。要模擬這種響應,隻能通過井道和原有結構整體建模來計算,但這畢竟費時費工。

   (2)包絡設計:考慮到上述井道與原有結構整體建模帶來的困難,從概念上對結構進行定性分析以實現內力的包絡設計就十分重要。從結構上看,井道高且柔,原有結構側向位移對井道產生的內力較小,而鋼材的承載力較大,故隻要設計合理,多數情況下一般不會產生超出的容許範圍的應力。側移對井道內力的影響主要在於柱腳,如將柱腳做成鉸接則更有利些。因此,從概念上講,井道設計時在滿足豎向承載力及軌道變形的前提下,把井道做成柔性,更有利於井道及原有結構的抗震。而如果將井道的剛度一味加大,則地震作用下不僅拉結節點容易受損,且對原有結構都將造成極大的影響。簡單地講,井道設計時“取柔不宜取剛”。

   (3)井道層間位移限值:如果井道側向變形過大,則容易使井道內的豎向軌道發生卡軌現象,影響電梯使用。因此,計算時建議適當控製層間位移值。但目前為止,尚未發現有規範對此有限值規定。


    井道結構構件整體穩定計算分析

    由於存在鋼梁錯層等現象,井道結構的整體穩定計算變得較為複雜,不能直接套用鋼結構規範關於鋼框架柱的計算長度係數法。但從概念上分析,井道整體平麵尺寸一般較小,鋼梁間距由於電梯軌道的限值要求一般不超過2.5m,鋼梁間距較密,考慮結構整體穩定性,鋼梁對鋼柱的約束是較充分的,鋼柱不容易發生失穩。因此,隻要井道與原有結構有充分拉結,鋼梁與鋼柱可靠連接(盡量做成剛接),則井道結構的整體穩定將得到較好的保證。在計算時如仍然不放心,可考慮做一個含初始缺陷的線性屈曲分析來定量地確定臨界屈曲荷載值。根據經驗,屈曲荷載係數都很大,說明有拉結的井道不容易發生整體失穩現象。

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