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1、既有建筑增設(shè)電梯井道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
【摘要】既有建筑增設(shè)電梯是解決居民垂直出行的重要舉措,是老舊小區(qū)適老化改造的重要部分,增設(shè)電梯井道與原建筑的連接方式又是其技術(shù)關(guān)鍵,文章分析了既有建筑增設(shè)電梯的現(xiàn)狀,并對(duì)其連接方式進(jìn)行分析,并給出了不同情況的連接方式,以便實(shí)際工程中推廣應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】既有建筑;增設(shè)電梯;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
據(jù)國(guó)家有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)測(cè)算,至2017年底,我國(guó)60歲以上人口約2.41億,占全國(guó)人口17.3%,我國(guó)已成為世界老年人口總量最多的國(guó)家,人口老齡化日益嚴(yán)峻。同時(shí),全國(guó)老舊住宅建筑面積約40億m2,我國(guó)老舊小區(qū)約16萬(wàn)個(gè),涉及居民4200余戶[1],老舊小區(qū)
2、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不高、使用功能不全、配套設(shè)施不齊、安全隱患多,宜居較差,七成以上的城鎮(zhèn)老年人口居住的老舊樓房無(wú)電梯,高齡、失能和患病老年人出行變得越來(lái)越困難,一些高齡老人因腿腳不便,成為了"懸空老人";,居民尤其是高齡失能老人垂直出行是亟待解決的民生痛點(diǎn)問(wèn)題。黨中央國(guó)務(wù)院高度重視既有建筑增設(shè)電梯工作,將老年宜居環(huán)境建設(shè)、老舊小區(qū)適老化改造工作列為"十三五";國(guó)家老齡事業(yè)發(fā)展和養(yǎng)老體系建設(shè)規(guī)劃重點(diǎn)工作內(nèi)容之一。為適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口老齡化的需求,方便居民的生活,四川省出臺(tái)了《既有建筑電梯增設(shè)指導(dǎo)意見(jiàn)》,指出既有建筑電梯增設(shè)是涉及千家萬(wàn)戶的利民惠民工程,并予以15萬(wàn)/臺(tái)的財(cái)政補(bǔ)貼[2]。雖然,既有建筑增
3、設(shè)電梯正在大規(guī)模應(yīng)用,但經(jīng)課題組廣泛調(diào)研發(fā)現(xiàn),根據(jù)不同的既有建筑的情況,增設(shè)電梯井道的做法亦千差萬(wàn)別。本文以增設(shè)電梯井道與既有建筑連接方式為主要研究對(duì)象,通過(guò)對(duì)比分析不同連接方式對(duì)既有建筑和井道的影響,擬獲得在不同情況下最佳連接方式。
1增設(shè)井道與原建筑的連接方式分析
本文以某實(shí)際工程為例,對(duì)比分析三種連接方式對(duì)原建筑和增設(shè)井道的影響,為既有建筑增設(shè)電梯提供最優(yōu)的連接方案。
1.1工程概況
某小區(qū)住宅設(shè)計(jì)于2010年,框架結(jié)構(gòu),未配有電梯,建筑戶型平面如圖1所示。近年來(lái),隨著居民收入增加、年齡增大,為改善居住環(huán)境需增設(shè)電梯。該住宅為7層框架,層高
4、3m,建筑高度22.45m。基本風(fēng)壓:0.30kN/m2(50a一遇),地面粗糙度為B類(lèi);不考慮雪壓;7度(0.1g)設(shè)防,場(chǎng)地類(lèi)別2類(lèi),地震分組為第一組,特征周期為0.35s,混凝土框架抗震三級(jí),鋼框架抗震等級(jí)四級(jí)。
1.2增設(shè)電梯井道布置
由圖2可知,原住宅為雙跑樓梯、一梯兩戶,客廳與樓梯間、陽(yáng)臺(tái)相鄰,因此,可采取由陽(yáng)臺(tái)平層入戶或由樓梯間半層入戶兩種方案。為解決防盜問(wèn)題,平層入戶需重新封閉陽(yáng)臺(tái)并安裝防盜門(mén);半層入戶因連廊與陽(yáng)臺(tái)高差不足半層,連廊側(cè)面需封閉以防盜。經(jīng)對(duì)比造價(jià),選擇更經(jīng)濟(jì)的半層入戶方式,增設(shè)電梯應(yīng)布置在樓梯間相對(duì)位置。增設(shè)電梯井道采用單跨鋼框架,框架柱采
5、用□200×200×10×10,框架梁和連廊梁采用H300×150×10×12,Q235鋼,梁柱現(xiàn)場(chǎng)焊接。結(jié)構(gòu)外掛玻璃幕墻,自重取1.2kN/m2,換算成線荷載添加到鋼框架梁上;電梯井屋面活荷載取0.5kN/m2;電梯載重800kg。
1.3不同連接方式對(duì)比分析
采用PKPM進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,分別建立了增設(shè)電梯井道與既有建筑三種不同連接方式的計(jì)算模型,即無(wú)連接、鉸接和剛接。無(wú)連接:井道獨(dú)立,連廊懸挑,與原建筑無(wú)連接;鉸接和剛接:連廊梁一端與框架剛接、一端與原建筑樓梯間框架柱鉸接和剛接,結(jié)構(gòu)計(jì)算模型如圖3
6、所示。對(duì)建立的三個(gè)模型進(jìn)行了多遇地震下的反應(yīng)譜計(jì)算。鉸接和剛接對(duì)原建筑變形影響相差不大且均較小,均小于2%,分析其原因,原建筑與增設(shè)電梯井道質(zhì)量比為32.43,故增設(shè)電梯對(duì)原建筑抗震性能影響小。故對(duì)受力性能較好的框架結(jié)構(gòu),增設(shè)電梯可附著于原建筑。由表2可知,采用鉸接和剛接的井道變形滿足規(guī)范要求,剛接的井道變形小于鉸接,而無(wú)連接的井道因其高寬比較大、穩(wěn)定性差,變形超出規(guī)范限值1/250,因此,不宜采用單跨的鋼框架井道。同時(shí),為研究增設(shè)電梯連接方式對(duì)原建筑構(gòu)件的影響,以二層梯柱為例,計(jì)算在不同連接方式下其計(jì)算所需的鋼筋面積,見(jiàn)表3??芍捎勉q接時(shí),梯柱計(jì)算所需縱筋面積較無(wú)連接時(shí)增加171.58m
7、m2,但仍小于實(shí)配縱筋面積。采用剛接連接的梯柱計(jì)算所需縱筋面積同鉸接,其計(jì)算所需的箍筋面積較無(wú)連接時(shí)增加112.52mm2,增加67.66%,需增加梯柱的配箍面積,對(duì)梯柱進(jìn)行加固。綜上,對(duì)于情況較好的原建筑,增設(shè)電梯井道宜采用鉸接方式與原建筑連接方式,考慮到原建筑與增設(shè)電梯井道沉降不一,宜采用豎向螺栓孔的方式與原建筑鉸接。
2連接方案
由1.3節(jié)可知,對(duì)情況較好的原建筑,采用單跨井道時(shí),宜采用鉸接方式與原建筑連接。經(jīng)估算,采用多跨獨(dú)立井道,其變形能滿足規(guī)范要求,故對(duì)原建筑消防通道較寬、業(yè)主經(jīng)濟(jì)能力較好的情況下,可采用多跨獨(dú)立井道。因此,增設(shè)電梯井道與原建筑的連接方式與原
8、建筑的受力性能和井道跨數(shù)有關(guān)。原建筑材料性能下降或原設(shè)計(jì)不能滿足現(xiàn)行規(guī)范時(shí),宜與原建筑無(wú)連接,當(dāng)采用單跨井道時(shí),應(yīng)在井道框架增設(shè)斜撐以提高剛度;對(duì)采用多跨井道時(shí),宜與原建筑無(wú)連接,以減少工序。綜上,不同情況下增設(shè)電梯井道與原建筑的連接方式見(jiàn)表4。采用獨(dú)立式時(shí),應(yīng)設(shè)置防震縫,防震縫寬度應(yīng)不小于規(guī)范要求以及原建筑和增設(shè)井道的彈塑性變形之和。
3結(jié)論
既有建筑增設(shè)電梯是解決居民垂直出行的重要舉措,是老舊小區(qū)適老化改造的重要部分。增設(shè)電梯井道與原建筑的連接方式又是其技術(shù)關(guān)鍵,本文對(duì)其連接方式進(jìn)行分析,得到如下結(jié)論。(1)單跨鋼框架井道不宜采用獨(dú)立式,原建筑情況較好時(shí),宜采用豎向螺栓孔的方式與原建筑鉸接;原建筑情況較差時(shí),宜采用帶支撐的鋼框架。(2)采用多跨井道時(shí),宜與原建筑獨(dú)立,且應(yīng)設(shè)置防震縫,防震縫寬度應(yīng)不小于規(guī)范要求以及原建筑和增設(shè)井道的彈塑性變形之和。
參考文獻(xiàn)
[1]住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部城市建設(shè)司、科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心,《老舊小區(qū)基本情況和有機(jī)更新研究報(bào)告》[R],2015.9
[2]四川省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳、四川省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局、四川省公安廳川建房發(fā)[2015]422號(hào)既有建筑電梯增設(shè)指導(dǎo)意見(jiàn)[S],2015.5.