旧楼加装电梯井道结构设计与荷载分析

   日期:2024-10-24     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:352    
核心提示:随着人们生活水平的提高,旧楼加装电梯的工程越来越多。新增的电梯井道可以是钢筋砼结构,也可采用钢结构,以钢框架结构居多。但需要特别注意,对于独立单体的井道结构则必须考虑风振影响,因为独立的井道结构与原结构无拉结,成为高耸结构,周期一般较大,风振响应较为明显,不考虑时偏于不安全。

随着人们生活水平的提高,在旧楼加装电梯的项目越来越多。新增电梯井道可以是钢筋混凝土结构,也可以是钢结构,以钢框架结构最为常见。此类轴通常通过化学螺栓等方法与主体结构连接。这对于改善结构力传递路径和轴的整体稳定性非常有利。井道结构与普通结构有很多区别,也存在很多困难。我通过项目积累的一些概念分析思路与大家分享。如果我错了,我希望你能纠正我。

井道竖向荷载分析

竖向荷载主要有井道钢架自重、围护结构荷载、电梯机房(机房井道)地面荷载、曳引设备支撑荷载、井道顶板荷载对于较高的轴,轴与原结构的连接处应做成垂直滑动支撑,以释放垂直荷载作用下的轴位移。否则,当竖向荷载较大时,会产生较大的附加内力。这通常可以通过在化学螺栓的端板上设置滑槽孔来实现。这种方法对于减少因井道基础沉降而产生的井道附加内力也十分有利。

风荷载作用下轴的受力特性分析

(1)风荷载型系数:对于外部电梯井道,井道大多位于原结构的局部侧面或角落。因此,严格来说,井道的风荷载体形系数应以当地的风压体形系数为依据。如果标准中采用主体结构风荷载体形系数,计算结果将不安全。但荷载规范的局部风压体形系数仅限于围护结构。实际计算时,可以参考围护结构代码的局部体形系数。但请注意,2012年新版载荷规范对局部体形系数有较大改变。

(2)风振系数:从概念上讲,风振系数主要反映脉动风对结构的影响。如果井道结构与原结构之间存在拉结,且原结构刚度较大,则井道的风振响应将明显降低。而且,荷载规范的风振系数法仅适用于垂直悬臂结构。井道各层均横向支撑在原结构上,不能采用竖向悬臂结构。

因此,建议根据荷载规范判断结构的风振响应。如果原结构不需要考虑风振,则井道也不需要考虑风振钢结构电梯井道设计,即风振系数应为1.0。但需要特别注意的是,对于独立的井道结构,必须考虑风振的影响。由于独立井道结构与原有结构没有任何联系,成为高耸结构钢结构电梯井道设计,周期一般较大,风振响应也较明显。不考虑时间偏移。不安全。

(3)根据荷载规范直接计算基本风压和风压高度变化系数。

地震作用下井筒受力特性分析

(1)井道与原结构的相互作用:对于受拉结构的井道,地震作用下的响应严格来说是与主体结构的相互作用问题。与原结构相比,井道结构具有较小的侧向刚度和质量。可以认为井道结构是附着在原结构外侧的弱侧向刚度附属结构。因此,竖井在地震作用下的响应主要是由原结构的变形和位移引起的。特别是结构的扭转耦合使得井道结构所受的应力更加复杂(井道一般位于原结构的外缘,因此扭转效应更加明显)。将井系节点简化为固定铰约束的方法相当于假设原始结构是完全刚体,无法准确反映真实地震作用下的响应。为了模拟这种响应,只能通过对轴和原始结构进行整体建模来计算,但这既费时又费力。

(2)包络线设计:考虑到上述由于轴和原始结构整体建模带来的困难,从概念上对结构进行定性分析以实现内力包络线设计非常重要。从结构上看,井道高、灵活。原结构的横向位移对井道产生的内力较小,而钢材的承载力较大。因此,只要设计合理,大多数情况下一般不会出现超出允许范围的应力。 。横向移动对井道内力的影响主要在于柱脚。柱脚做成铰链式会更有利。

因此,从概念上讲,在设计井道时,使井道具有柔性,同时满足竖向承载力和轨道变形,更有利于井道和原结构的抗震。如果盲目提高轴的刚度,不仅拉杆节点在地震作用下容易损坏,而且原有结构也会受到很大影响。简单地说,井道设计时“宜柔不宜刚”。

(3)井道层间位移限制:如果井道横向变形过大,井道内垂直轨道很容易被卡住,影响电梯的使用。因此,建议计算时适当控制层间位移值。但到目前为止,还没有找到规范来规定这个限定值。

井道结构构件整体稳定性计算分析

由于钢梁错位等现象的存在,使得井道结构的整体稳定性计算变得更加复杂,无法直接应用钢结构规范中钢框架柱的计算长度系数法。但从概念上分析,井道整体平面尺寸普遍较小。由于电梯轨道的限制要求,钢梁间距一般不超过2.5m。钢梁间距比较密。考虑到结构的整体稳定性,钢梁对钢柱的约束更加充分,钢柱不易发生失稳。

因此,只要井道与原结构充分绑扎,钢梁、钢柱连接可靠(尽可能刚性),就能更好地保证井道结构的整体稳定性。如果在计算过程中仍然不确定,可以考虑进行包括初始缺陷在内的线性屈曲分析,以定量确定临界屈曲载荷值。根据经验,屈曲载荷系数很大,表明有拉杆的井不易出现整体失稳。

通过模型计算分析发现

(1)整体模型得到的井道构件内力和应力均大于固定铰链模型得到的内力和应力。

(2)改变井道钢柱截面(由150*6改为300*10)。随着钢柱截面刚度的增大,钢柱的最大内力和应力增大,柱脚反力增大更为明显。但本例钢柱的应力比小于100N/mm^2,较为丰富。

(3)随着钢柱截面的增加,整体结构的周期变化较小。这是因为井道的刚度和体积远小于原结构,井道对原结构的刚度和质量的影响非常有限。 。

(4)随着原结构混凝土柱截面的增加,井道结构最大应力比略有下降,且变化不明显。

(5)井道柱脚刚性连接改为铰接后,柱脚反力略有减小;但改为铰接后柱脚弯矩为零,有利于基础和柱脚的设计。

(6) 独立建模的井道结构的内力、应力和柱脚反力均远小于整体模型,相差一倍以上。说明单独对井道结构进行建模所得到的计算结果是不安全的。

结尾

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