某多層小區室外增設鋼結構電梯的結構問題探討

陳凡 朱善春 周永文

隨著人們生活水平的提高，很多小區在室外增設鋼結構電梯，鋼電梯結構設計存在許多技術問題。現通過一個具體的工程實例做如下技術分析，以便讓結構設計更加合理。

一、工程概況

原建筑位于溫州市甌江三橋，為七層框架結構，結構高度為21.700，基礎采用鉆孔灌注樁。本工程所在區基本烈度六度，抗震設防類別劃分為標準設防。基本風壓按0.60kN/m2，基本雪壓按0.40kN/m2。

本工程為在七層安置房兩個樓梯間外側附近新建兩部鋼結構電梯，長度為2.6m，寬度為2.35m。在二層半至六層半設置連廊與樓梯間休息平臺相連，共5個。新增鋼結構電梯及走廊均為鋼框架結構，圍護結構為安全中空玻璃和鋼骨架輕型外墻板。其平面圖立面圖如下：

新老建筑宜設置沉降縫，各自獨立，新建建筑不應對原有建筑產生影響。但是這樣設計仍然存在幾個難以解決的問題：

1.高寬比太大，不符合規范要求；計算L/B=9.27＞6.5（《建筑抗震設計規范》表8.1.2）。

2.柱底彎矩大，柱底傾覆彎矩較大 ，基礎出現超過15%零應力區，計算結果如下。

二、存在的問題

?

3.樁基需要考慮抗拔，由基底內力計算結果可知，柱底存在向上的拔力，上拔力為170kN。

4.與原有建筑主樓連接的連廊懸挑較大，由此產生的彎矩較大。

三、設計方法

在層數不多，如四層以下，經過計算能滿足規范要求的情況下，設置沉降縫，與原有建筑完全脫開，這當然是最合理的做法。可是，層數較多，樓層較高，新增電梯與原有建筑設置沉降縫脫開，單獨建模設計，難度非常大。那么，新增電梯是否可以與原有建筑整體建模計算呢？本人覺得可以，但是連接節點要做合理設計。新增電梯與原有建筑的連接節點要設置豎向可變形的滑動支座。水平風荷載可由鋼結構電梯與原有主樓共同承擔（多層鋼結構電梯可以不考慮抗震），但是豎向荷載由鋼結構電梯獨立承擔，能自由沉降，但是也要控制沉降量，不能對原有建筑產生沉降影響。設計方法如下：

1.整體建模后的計算結果

標準層平面布置圖如下左圖所示，柱底內力見下右圖所示：

整體模型的抗傾覆驗算見下表所示：

?

由計算結果可見，柱底彎矩小很多，柱底傾覆彎矩也在合理區間，基礎零應力區也符合國家規范的要求。但是整體建模后，原有建筑須進行復核應力配筋，若有不滿足，局部梁可進行加固設計。

2.基礎

由于整體建模后水平風荷載產生的彎矩由原有建筑共同承擔，鋼電梯基底彎矩未出現較大的彎矩，擬采用樁筏基礎，這種基礎本身抗傾覆能力較好，故經過計算后基礎不再出現抗拔力，因此基礎只需考慮豎向承載力是否滿足規范要求即可。

四、節點設計

現在最關鍵的就是新增鋼電梯與原有建筑的連接節點設計，節點需要做到既能傳遞水平荷載，豎向又可自由滑動，故該節點做法有以下兩種：

節點做法一：

節點做法二：

五、結語

綜上所述，該小區新增鋼電梯與原有建筑連接采取可豎向滑動的連接處理較為安全可靠，不過需要對原有建筑進行安全鑒定并設計復核，若不滿足可加固設計，兼顧了經濟性和可操作性。且為滿足基底零應力區的規范要求，基礎在現場施工條件限制的情況下，采用樁基礎，樁采用鉆孔灌注樁，加強對鋼電梯以及原有建筑的沉降觀測，這不僅僅滿足了減小基礎沉降和降低了傾覆的風險，也大大地提高了電梯井的安全性。