楼梯井改造成电梯井的结构做法及工程实例

第36卷第3期建　筑　结　构2006年3月

楼梯井改造成电梯井的结构做法及工程实例

王　　　徐　勤

(合肥工业大学建筑设计研究院　230009)

[提要]　介绍建筑物改造中将楼梯井改造成电梯井的两种方法。若原结构是钢筋混凝土框架(框剪)结构,电

梯井一般采用钢筋混凝土框架结构,为增大电梯井的有效面积,框架结构柱可采用异型柱。若原结构是砌体结构,电梯井宜采用钢框架结构,梁柱采用H型钢,利用钢框架层间作固定电梯导轨支架的钢梁及电梯门洞顶的钢梁加强钢框架的整体刚度;原建筑层高较高或总高较高时,钢框架应设支撑。介绍了既有结构与电梯井结构的连接设计。同时介绍一种柱托换方法———复式托架拆柱方法。

[关键词]　楼梯井　电梯井　复式托架　拟托换柱　新老结构连接

StructuralMethodforChangingStaircaseShafttoElevatorShaftandExamplesΠWangJun,XuQin(InstituteofArchitectureDesignofHeifeiUniversityofTechnology,Hefei230009,China)

Abstract:Twomethodsofchangingstaircaseshaftintoelevatorshaftinbuildingrenovationareintroduced.Oneistheadoptionofcast2in2placereinforcedconcreteframe(frameshearwall)structuresystem,ofwhichthereinforcedconcreteframestructureisusuallyadoptedforelevatorshaft.Forenlargingtheeffectiveareaofelevatorshaft,thespecialcolumncouldbeadoptedforframestructure.Theotheristheadoptionofcast2in2placemasonrystructuresystemtheelevatorshaftshouldadoptsteelframestructure,andthebeamsandcolumnsofsteeltypesteel.Thesteelbeams,whichareusedtosupportthefixedelevatorbetweentheofthebeamsbeingonthetopoftheelevatordoor,canstrengthentheoverallstiffness.Ifoforthelayerofthebuildinghasrelativelygreatheight,struttingpiecesshouldinTheconnectiondesignisintroducedbetweenthecast2in2placebuildingandthismeanwhilethemethodofcolumntransfer,i.e.columndemolitionofcompoundKeywords;compoundsupportingbracket;analogouscolumntransfer;structuresconnection

0　引言

近年来建筑物改造工程越来越多,20世纪50～70

年代建成的办公楼、招待所等改造时常需要加设电梯,这些年代兴建的楼房的主楼梯大多是带楼梯井的三跑楼梯,将楼梯井改造成电梯井就是一种理想的改造方案。后加电梯井的结构应根据原结构采用相应的结构类型。电梯宜采用无机房电梯。针对两个工程实例,介绍用混凝土框架和钢框架将楼梯井改造成电梯井的设计方法。同时介绍一种柱托换方法———复式托架拆柱方法。

1　楼梯井改造成电梯井的结构设计方法111基础设计

将楼梯井改造成电梯井,电梯井基础设计不应影响原结构的地基基础,不增加原结构的基底应力。若原结构地基承载力较高,压缩模量较大,原基础埋置深度满足电梯井基础开挖及受力要求,此时电梯井基础结合电梯基坑采用片筏基础;若原结构地基基础不能满足上述条件,电梯井基础一般采用人工挖孔桩基础,桩基持力层应选取原结构基础持力层下一定深度土

层,使得桩基对原结构基础不产生影响。桩基采用钢筋混凝土护壁,护壁厚度及配筋能确保施工阶段原结构地基基础安全,每500mm长浇筑一次护壁混凝土,桩孔内抽水时应考虑对原结构的影响。112上部结构设计

电梯井上部结构设计应根据原结构采用相应的结构类型,若原结构是钢筋混凝土框架(框剪)结构,电梯井一般采用钢筋混凝土框架结构,为增大电梯井的有效面积,框架结构柱可采用异型柱。

若原结构是砌体结构,电梯井宜采用钢框架结构,梁柱采用H型钢,利用钢框架层间作固定电梯导轨支架的钢梁及电梯门洞顶的钢梁加强钢框架的整体刚度;原结构层高较高或总高较高时,钢框架应设支撑。周边围护墙体宜采用轻质材料,这样对原砌体结构地震作用影响较小。113结构计算

电梯井结构计算一般只对电梯井结构进行设计计算,并进行地基变形计算。电梯井结构与原结构的共同工作由原结构与电梯井结构的连接设计及施工措施

来保证。若电梯井钢筋混凝土框架结构柱采用异型柱,结构计算时梁柱重叠部分简化为刚域,柱配筋计算采用双偏压计算,抗震等级为三级时柱轴压比不宜大于015,柱箍筋间距沿柱全高为100。114原结构与电梯井结构的连接设计

原结构与电梯井结构的连接应确保沉降均匀、传递水平地震剪力、电梯井结构的稳定。一般电梯井结构柱应与原结构每层的梁或板连接,电梯井顶层结构梁或柱应与原结构顶层的梁或柱连接,连接构件在施工期间能使电梯井结构自由沉降且能保证施工安全,待电梯井结构沉降稳定后将连接构件接牢,确保原结构与电梯井结构的共同工作。

2　后加电梯井采用现浇钢筋混凝土框架结构211工程概况

某招待所建于20世纪60年代,为5层现浇框架结构,横向3跨内走廊式,开间为315m,基础为钢筋混凝土条形基础,底层层高为412m,层2～4为316m,层5为319m。楼梯间处原基础结构平面布置如图1所示,电梯井设计需要将位于电梯入口处的柱拆除掉,拟拆除柱截面为400×400,该柱上支承的纵向框架梁截面为250×350,横向框架梁截面为250×300。拟拆除柱承受每层楼梯、走廊的楼面荷载以及屋面荷载,因此改造时采用了托换技术

。

口门两侧各设置一托架柱TJZ,断面400×400,TJZ纵筋底按植筋法锚入条形基础的胁梁内,TJZ顶纵筋均按植筋法锚入各层框架梁内或穿过楼板上下贯通

。

图2　复式托架立面图

　

在各层电梯入口门洞顶设托架梁TJL,断面400×

500,于室内±0100013m处设托架地基连梁DJL,断面×650,TJL及托架地基连梁D,两端锚入

○○

配筋上下均5⊥18,腰筋2⊥○|○10@100(4),托架柱配筋共8⊥18,箍筋|○8@

100Π200(3)。

复式托架施工顺序如下:

(1)开挖地面露出钢筋混凝土条形基础肋梁,由于

开挖深度不大,对被托换柱及周边柱的稳定不产生影响,冲洗条基表面(防止水进入地基持力层),凿除被托换柱及托架柱与梁板交接处的建筑面层,在托架柱纵筋上下贯通处的楼板凿孔,并将新老结构交接处原混凝土表面凿毛,用钢丝刷刷净,高压水冲洗。

(2)植托架梁、托架地基连梁、托架柱纵筋,绑扎箍筋,涂抹新老混凝土结合界面剂后浇筑混凝土,每层托架柱顶处500高范围内的混凝土利用上下贯通纵筋的楼板孔洞浇筑捣实。

(3)待混凝土达到设计要求的强度后,自层5开始向下将位于电梯入口门洞高范围内的被托换柱凿除,注意检查结构有无裂缝,无异常情况再凿除下一层拟托换柱,拟托换柱纵筋弯折后互焊,用M15水泥砂浆粉刷厚25保护层。213电梯井的设计

现浇钢筋混凝土框架结构电梯井采用人工挖孔灌注桩基础,如图1所示,桩基持力层选取既有建筑结构条基持力层下层③粘土层,此层土在条基基底下

710m,桩基对条基已不产生影响,桩基直径800,钢筋混

图1　桩结构平面布置

　

212柱托换方案

根据原结构受力特点及现场情况,拆除每层柱,改变了原结构传力路线,拟采用托架作为拆柱后新的传力结构,即每层竖向荷载经托架梁TJL传给托架柱

TJZ,由托架柱TJZ传至地基连梁DJL,再经地基连梁DJL传给原条形基础,二根托架柱TJZ上下贯通,下端

伸至条形基础肋梁顶,见图2,形成复式托架。

由于拟托换柱位于电梯入口门正中间,在电梯入

凝土护壁厚170,每500长浇筑一次护壁混凝土,护壁能确保施工阶段原结构地基基础安全,桩孔内无地下水。

桩承台及承台梁结构布置如图1所示,上部结构布置如图3所示。上部结构柱支承在桩承台梁上,桩承台梁底与条基顶间留100净空。电梯井填充墙为厚180非承重粘土空心砖,电梯井两侧面及后面设混凝土

圈梁。

某招待所建于20世纪60年代,为5层砌体结构,基础为砖条基,底层层高314m,层2～4为310m,顶层层高为316m。楼梯间处原基础结构平面布置如图5所示。要求原带楼梯井的楼梯间现结合建筑物改造要求改造成电梯井,如图6所示。312电梯井的设计

钢框架结构电梯井的基础结合电梯机坑的要求采用片筏基础,周边与原结构基础留缝宽100,筏板厚500mm,电梯机坑侧壁厚300。钢框架柱脚采用埋入式柱脚,埋入电梯机坑侧壁内,钢框架电梯井结构平面布置如图6所示。电梯井周边围护墙为轻钢龙骨石膏板墙,电梯门洞顶标高处设钢圈梁QL1(H200×150×6×6),其它三边QL1标高在电梯导轨支架标高处

。

图3　结构标准层平面图

　

214电梯井与原结构的连接

原结构楼梯为三跑梁式楼梯,电梯井周边梁与楼

梯梁(板)间留间隙100,应的楼梯梁(板)处采用植

○

筋法预留各2⊥12钢筋浇筑100×600×300((高)连接体与楼梯梁(板)连接,见图4;电梯井顶结构柱采用同样方法与原结构梁连接。

图5　电梯井基坑结构平面

　

电梯井钢框架与原结构的铰接

图4　电梯井柱与原梁(板)连接大样

215电梯井的设计特点

(1)复式托架设计利用原有条形基础,不需增设

柱基础;托架保证了钢筋混凝土条形基础及上部结构框架的受力性能不变;先施工托架,后拆除被托换柱,弥补了托换结构应力滞后的缺点;复式托架克服了被托换柱在竖向刚度上的突变;托换柱施工不需要采用任何临时支撑,施工方便。

(2)电梯井基础采用人工挖孔桩基础,保证了施工

原结构楼梯为三跑梁式楼梯,在楼梯梁上与电梯

井钢柱接触位置处,160×100×12角钢,角钢与钢柱用螺栓连接,钢柱顶采用钢构件与屋面混凝土梁拉接,钢柱顶与钢构件采用螺栓连接,螺栓孔竖向均为长圆孔,如图6所示,施工期间螺栓均不拧紧,待电梯井主体结构完工后将所有螺栓拧紧焊牢。314钢框架结构电梯井的设计特点

(1)利用电梯机坑底板作为结构的片筏基础,利用电梯机坑侧壁作为结构钢柱脚嵌固端,电梯机坑的整体刚度满足了上部钢结构嵌固的要求

。

过程中原结构的地基基础和上部结构的安全。

(3)电梯井现浇框架结构与原结构的连接使得电梯

井在竖向荷载作用下能自由沉降,在水平荷载作用下与既有建筑结构协调变形,并能保证电梯井的稳定。

3　后加电梯井采用钢框架结构311工程概况

图6　电梯井标准层结构平面

(下转第37页)

σ粘结预应力碳纤维筋极限应力增量Δf与综合配筋指标β0呈线性关系。根据试验数据提出了无粘结预应力碳纤维筋极限应力的计算公式,由此得出试验梁的

受弯承载力计算值,与试验结果符合良好。

(3)碳纤维筋无粘结部分预应力混凝土梁的实测荷载2位移曲线呈三直线形状,分别以混凝土开裂和非预应力环氧涂层钢筋屈服为弯折点。对非预应力钢筋屈服前的第二直线段的刚度进行分析,求出刚度折减系数β015随换算配筋率αEρ和预应力度λ变化的拟合计算公式。应用双直线原理推导出短期刚度计算公式,计算结果与试验结果符合良好。

(4)实测了碳纤维筋无粘结部分预应力混凝土梁的开裂弯矩、裂缝分布及开展情况。对于碳纤维筋无粘结部分预应力混凝土梁,裂缝间距及分布主要受非预应力环氧涂层钢筋配置数量及位置的影响,无粘结预应力碳纤维筋对裂缝的开展有一定的约束作用,通过回归得到裂缝间距lcr的计算公式。在计算梁受拉区纵向钢筋的等效应力σsk时,引入碳纤维筋等效应力系数λfe,并计及环氧涂层钢筋对裂缝间应变不均匀系数的增大影响等。提出了碳纤维筋无粘结部分预应力

(上接第9页)

(2)混凝土梁的平均裂缝宽度计算方法,其计算结果与试

验结果符合良好。

(5)碳纤维筋由于其优异的材料性能,在桥梁、地下建筑、水工、海港工程等腐蚀环境中的混凝土工程有着广阔的应用前景。目前在我国尚需扩大材料规格品种及配套锚具的开发研究等工作。

参

考

文

献

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[7]聂永明,陶学康.究[J].(112)

),销钉对试件延性的提高非常明

梁QL1,加强了钢框架的整体刚度。

(3),保,保证了新老结。

(4)电梯井采用钢框架,周边围护墙体采用轻质材料,吸收地震作用少,其对原砌体结构地震作用的影响也较小。4　结语

按上述两种结构设计方法将三跑楼梯的楼梯井改造成电梯井的工程完工已有三年,使用期间电梯运转正常平稳,原结构未发现任何异常情况;现浇混凝土结构复式托架工作正常,未发现因托换而产生的结构裂缝,实施效果良好。

参

考

文

献

显。没有植筋的试件卸载时已经接近破坏了,而植筋试件不仅在卸载现象出现后仍有相当的承载能力,而且可能出现多次卸载,即粘结应力重分布,而使得试件的抗粘结能力得到较充分的发挥。同时,销钉的存在减缓了加固层沿法向外移的趋势,这使得界面摩擦阻力和机械咬合力得到充分发挥,也利于延性的提高。　　　

参

考

文

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