光学实验楼加装电梯改造设计方案的选择

俞丽华 庞志刚 王 健

(中国计量科学研究院，北京 100000)

1 项目背景

中国计量科学研究院和平里院区光学楼始建于1970年，为砖混结构，地上3层，地下局部1层，总建筑面积为 3 436 m2。光学楼内设置光度实验室、辐射度/色度实验室、材料光学与光谱实验室、激光辐射实验室等光学实验室，主要从事光学计量标准的研究，我国光学基准装置的研制和基准的建立与保持等重要工作。

该楼建设年代较久，为满足光学科技水平飞速发展对实验室环境需求进一步提升的要求，同时，由于检测工作和科研实验需求，各实验室需经常性运输质量较大的光学仪器与设备，故而考虑对光学楼进行整体修缮改造工作，并加装一台客货两用电梯。由于光学计量与科研所用精密仪器具有振动敏感特性，加装电梯的位置选择与设计方案成为本项目的重点工作之一。

2 加装电梯位置的选择

本项目加装电梯位置的选择应考虑以下几点因素：远离振动敏感实验室；彻底解决较重仪器设备运输问题；技术方面具有可操作性等。

目前我国老旧小区住宅楼加装电梯，大多数都采取单独增加电梯井，与楼梯休息平台相连接的方式[1]，该方案虽在设计施工方面易于实现，但由于在乘坐电梯后仍然需要步行半层楼高，不能彻底解决本实验楼内较重仪器的运输问题。若仍考虑楼梯间位置空间，可将现有楼梯全部拆除，利用其空间重新布置楼梯及电梯井。但此方案不仅需要根据规范和设备规格核算空间尺寸是否满足楼梯和电梯空间需求，同时由于拆除、新建规模较大，对原砖混结构有较大影响，因此，在有其他方案的情况下，不考虑该方案。

由于光学楼各层走廊两端均为实验室，若不利用楼梯间空间，并保证电梯入口直接位于各层平台，则需考虑牺牲各层相同位置的某一房间/空间作为电梯井或外挂电梯通道。在同时考虑远离振动敏感实验室和尽量不占用现有实验室两个因素的情况下，将电梯井或外挂电梯通道的位置优先考虑光学楼各层卫生间位置。

光学楼内各层仅有一个男卫生间和一个女卫生间，平面布置图如图1所示。该楼卫生间空间狭小，其改造也是本项目的一个重要内容，可结合加装电梯一并考虑。考虑到电梯空间的占用，为有效扩大卫生间面积，可将卫生间分层设置，即将每层原有的两个卫生间合并为一个。由于该楼工作人员中男性比例较大，因此将1，3层卫生间设为男卫生间，将2层卫生间设为女卫生间。

3 电梯设计方案的确定

若考虑将电梯井置于建筑物内，有图2，图3两种设计方案可供选择。两者不同的是，方案一不需要卫生间外扩，利用现有建筑物空间加装电梯并保留卫生间功能；方案二将卫生间外墙外扩，以扩大卫生间使用面积，达到同时改造卫生间的目的。因此，在此两种方案中，优选方案二。若考虑将电梯外挂，方案三如图4所示。由于该方案中仅有电梯通道占用卫生间空间，因此，卫生间的使用空间仍然较大，能够满足使用需求。

将方案二和方案三进行比较：1)两者均能满足卫生间使用需求；2)两者均需改变建筑外观，使建筑外形局部突出，效果图详见图5，图6；3)方案三的电梯运行位于建筑外部，其振动对建筑的影响较小。但由于需要考虑楼体地基结构位置，避免电梯基础对其影响，需在楼体与电梯井之间安装钢820 mm长的钢结构通道，如图4所示。综合考虑两个方案，虽然两者都需要将外墙局部外扩，但方案二外扩尺寸为1 800 mm，方案三外扩尺寸为3 720 mm，方案三对建筑外形影响较大。在振动影响方面，虽然方案三中电梯的运行对建筑的振动影响较小，但方案二通过结构处理，如做减振基础等，也可以减小电梯运行的振动影响。因此，本项目最终决定选用方案二。

4 施工图设计要点

本项目在电梯安装位置确定后，施工图的设计主要需要考虑拆除部分对原有结构的影响、新建部分与原有结构的连接，以及加装电梯的减振、节能设计等。

4.1 结构及加固

既有建筑加装电梯，其本质是电梯部分的荷载施加在电梯框架上，然后将其传导至原有主体结构，对结构的影响在很大程度上与构件之间、单元之间的连接组合有关[2]。由于光学楼原设计为砖混结构，在新增电梯井道设计时仍采用该种结构方式。如图7所示，在电梯井道的北侧、南侧和东侧，以及突出外墙处新增承重墙体(图中由粗实线所示)。在原有楼板开洞后，将板中的钢筋锚入新增墙体的楼层圈梁中。新、旧墙体连接处设置钢筋混凝土圈梁(图中由虚线所示)和构造柱。地基采用局部筏板基础并设防水板与原有结构可靠连接，既能保证竖向荷载的可靠传递，又避免了对原有结构条形基础的影响，详见图8。

4.2 电梯减振与节能

本项目在设计时充分考虑了电梯的减振。首先，应选用相应参数小于国家标准《电梯技术条件》规定的垂直振动最大峰值和水平振动最大峰值的电梯产品。其次，在电梯底部加设弹簧支座装置，能够减弱电梯运行过程中动荷载持续对建筑主体结构的影响，同时增加电梯使用舒适性。另外，要考虑电梯噪声的控制，应符合规范要求。

在电梯节能设计方面，要求轿厢内照明、风扇及外呼盒操纵箱显示在设定时间内不运行会自动关闭，有人按动按钮时自动开启；在曳引技术、门机技术和控制技术方面优先选用相应节能技术并采用能量反馈系统。

5 结语

通过对光学实验楼实际使用情况及特点进行分析，确定该楼加装电梯的位置以解决光学仪器及设备运输的问题，同时解决了该楼卫生间改造的问题，并给出了结构设计要点，为类似的老旧楼改造提供了相应参考。