某多层小区室外增设钢结构电梯的结构问题探讨

陈凡 朱善春 周永文

随着人们生活水平的提高，很多小区在室外增设钢结构电梯，钢电梯结构设计存在许多技术问题。现通过一个具体的工程实例做如下技术分析，以便让结构设计更加合理。

一、工程概况

原建筑位于温州市瓯江三桥，为七层框架结构，结构高度为21.700，基础采用钻孔灌注桩。本工程所在区基本烈度六度，抗震设防类别划分为标准设防。基本风压按0.60kN/m2，基本雪压按0.40kN/m2。

本工程为在七层安置房两个楼梯间外侧附近新建两部钢结构电梯，长度为2.6m，宽度为2.35m。在二层半至六层半设置连廊与楼梯间休息平台相连，共5个。新增钢结构电梯及走廊均为钢框架结构，围护结构为安全中空玻璃和钢骨架轻型外墙板。其平面图立面图如下：

新老建筑宜设置沉降缝，各自独立，新建建筑不应对原有建筑产生影响。但是这样设计仍然存在几个难以解决的问题：

1.高宽比太大，不符合规范要求；计算L/B=9.27＞6.5（《建筑抗震设计规范》表8.1.2）。

2.柱底弯矩大，柱底倾覆弯矩较大 ，基础出现超过15%零应力区，计算结果如下。

二、存在的问题

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3.桩基需要考虑抗拔，由基底内力计算结果可知，柱底存在向上的拔力，上拔力为170kN。

4.与原有建筑主楼连接的连廊悬挑较大，由此产生的弯矩较大。

三、设计方法

在层数不多，如四层以下，经过计算能满足规范要求的情况下，设置沉降缝，与原有建筑完全脱开，这当然是最合理的做法。可是，层数较多，楼层较高，新增电梯与原有建筑设置沉降缝脱开，单独建模设计，难度非常大。那么，新增电梯是否可以与原有建筑整体建模计算呢？本人觉得可以，但是连接节点要做合理设计。新增电梯与原有建筑的连接节点要设置竖向可变形的滑动支座。水平风荷载可由钢结构电梯与原有主楼共同承担（多层钢结构电梯可以不考虑抗震），但是竖向荷载由钢结构电梯独立承担，能自由沉降，但是也要控制沉降量，不能对原有建筑产生沉降影响。设计方法如下：

1.整体建模后的计算结果

标准层平面布置图如下左图所示，柱底内力见下右图所示：

整体模型的抗倾覆验算见下表所示：

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由计算结果可见，柱底弯矩小很多，柱底倾覆弯矩也在合理区间，基础零应力区也符合国家规范的要求。但是整体建模后，原有建筑须进行复核应力配筋，若有不满足，局部梁可进行加固设计。

2.基础

由于整体建模后水平风荷载产生的弯矩由原有建筑共同承担，钢电梯基底弯矩未出现较大的弯矩，拟采用桩筏基础，这种基础本身抗倾覆能力较好，故经过计算后基础不再出现抗拔力，因此基础只需考虑竖向承载力是否满足规范要求即可。

四、节点设计

现在最关键的就是新增钢电梯与原有建筑的连接节点设计，节点需要做到既能传递水平荷载，竖向又可自由滑动，故该节点做法有以下两种：

节点做法一：

节点做法二：

五、结语

综上所述，该小区新增钢电梯与原有建筑连接采取可竖向滑动的连接处理较为安全可靠，不过需要对原有建筑进行安全鉴定并设计复核，若不满足可加固设计，兼顾了经济性和可操作性。且为满足基底零应力区的规范要求，基础在现场施工条件限制的情况下，采用桩基础，桩采用钻孔灌注桩，加强对钢电梯以及原有建筑的沉降观测，这不仅仅满足了减小基础沉降和降低了倾覆的风险，也大大地提高了电梯井的安全性。