特殊条件下施工电梯的基础设计与比较分析

作者简介：孙晓阳（1982-），男，大学，工程师，项目总工。

摘要：本文通过实例介绍了地下室顶板上施工电梯基础设计及加固形式，通过综合分析比较，确定了满堂红架体加固方法，并提出了施工注意事项，解决了电梯位于顶板的加固问题，取得了好的经济效益。

关键词：施工电梯满堂架体格构柱地下室顶板

一、工程概况

泰州万达广场工程位于泰州市海陵区，为万达集团第三代城市综合体项目，集购物、家居、办公、休闲等多种业态于一体的大型综合性建筑群体，其中住宅区总建筑面积约133931m2，3幢住宅楼地上33层，建筑总高度100m，联体地下车库为无梁楼盖结构，楼板厚度400-500mm，住宅楼为剪力墙结构。

二、施工电梯设置及定位

根据本工程现场条件，考虑到材料运输能力，1#楼设置3台，2#楼设置1台电梯，3#楼设置2台施工电梯，安装高度约100m，2、3#楼车库顶板已施工完毕，电梯基础设置在车库顶板上，1#楼车库顶板未施工且厚500mm，经过计算，可将电梯预埋支架在顶板浇筑时植入，不再单独设置电梯基础。

三、施工电梯基础设计及楼板加固设计

本工程2、3#楼安装SCD200/200型施工电梯，升降机搭设高度为100m，共67节，每节自重173kg，吊笼规格3m×1.3m×2.5m，混凝土基础为4.1m×5.6m×0.4m，强度等级C35，配筋双层双向12@200, 位于地下室顶板。

3.1基础承载力验算

技术参数：吊笼重(双笼)2×1600kg，外笼重1100kg，轨道架重67×173kg，载荷重2×2000kg，对重重2×1000kg。

(1)电梯总自重=吊笼重+外笼重+载荷重+对重重+轨道架重=(2×1600kg+1100+2×2000kg+2×1000+67×173)/100=218.33KN

取荷载系数1.4，则G1=218.33×1.4=305.66KN

(2)附着架、连杆、过道、电缆按总自重的70%计算，G2=218.33×0.7=152.8KN

(3)基础自重G3=4.1×5.6×0.4×25=229.6KN

考虑到动载，自重误差及风载对基础影响，取系数n=2

则基础总承载：G1+G2+G3=305.6×2+152.8 +229.6=993.7KN

基础承载力=993.7KN/(4.1×5.6) =43.3KN/m2>40 KN/m(顶板设计承载力)

结论：基础顶板承载力不足，需对顶板底部加固。

3.2楼板加固设计

3.2.1格构柱加固

在车库顶板混凝土达到强度后，在车库顶板下标准节受力位置设置450×450mm的钢格构柱，其主肢采用9号角钢、缀板采用330×200×10mm钢板，格构柱上部焊接钢板与顶板顶紧，格构柱下部浇筑1000×1000mm×200mm,内配12@200的钢筋混凝土基础，如下图示意：

单肢格构柱截面验算

(1)格构柱力学参数(L90x10)

A =17.17cm2 i =2.74cm I =128.58cm4 z0 =2.59cm

每个格构柱由4根角钢L90x10组成，格构柱力学参数如下：

Ix1=[I+A×（b1/2－z0）2] ×4=[128.58+17.17×(45.00/2-2.59)2]×4=27739.63cm4；

An1=A×4=17.17×4=68.68cm2；

W1=Ix1/(b1/2-z0)=27739.63/(45.00/2-2.59)=1393.25cm3；

ix1=(Ix1/An1)0.5=(27739.63/68.68)0.5=20.10cm；

(2)格构柱平面内整体强度

Nmax/An1=993.7×103/(68.68×102)=144.69N/mm2

格构柱平面内整体强度满足要求 。

(3)格构柱整体稳定性验算

L0x1=lo=3.00m；

λx1=L0x1×102/ix1=3.00×102/20.10=14.93；

单肢缀板节间长度：a1=0.50m；

λ1=L1/iv=50.00/1.76=28.41；

λ0x1=(λx12+λ12)0.5=(14.932+28.412)0.5=32.09；

查表：Φx=0.93；

Nmax/(ΦxA)=993.7×103/(0.93×68.68×102)=155.58N/mm2

格构柱整体稳定性满足要求。

(4)刚度验算

λmax=λ0x1=32.09

单肢计算长度：l01=a1=50.00cm；

单肢回转半径：i1=2.74cm；

单肢长细比：λ1=l01/i1=50.00/2.74=18.25

分肢稳定满足要求。

3.2.2钢管满堂架加固

在负一层和负二层相应楼板处约6×7m面积处采用48×2.75的钢管搭设满堂支架，立杆纵横间距均案700mm布置，钢管上方布置45mm×80mm木方，并使木方与楼板紧密接触，步距采用1100mm，周边外侧设置连续剪刀撑，中间设置水平剪刀撑。

(1)顶板加固验算

为保证建筑结构安全，按二层车库顶板无载荷计算加固杆件受力，即采用48×3.0钢管支撑承受电梯、基础及防水保护层的全部荷载，通过钢管支撑将全部荷载传递至一层基础底板。

防水层防水层的混凝土厚度为90mm加防水卷材按100mm计算载荷

则G2=6×7×0.1×25/42=2.5KN/m2

顶板荷载：25×6×7×0.4/6x7=10 KN/m2

取静载荷系数为1.2

则顶板静荷载=（2.5+10）×1.2=15 KN/m2

基础总荷载=43.3+15=58.3 KN/m2

底部加固脚手架要求：

采用D48x3.0钢管为立杆，立杆间距600mm，横杆步距1100mm

脚手架立杆稳定计算:

每根立杆承受的上部载荷为：58.3x0.7x0.7=28.57KN

立杆稳定性计算：σ=N/φxA≤【σ】

=28570/0.784x397=91.8N/mm2

式中N-每根立杆承受荷载；A-钢管截面积(mm2)；φx-轴心受压稳定性系数，根据钢管长细比l/i=1100/16.0=68.75，查表得φx=0.784。

3.3方案的技术、经济分析与比较

综合考虑两种方案的可行性、安全性、经济性及施工周期等因素，对以上方案逐个进行技术分析与比较见下表：

表3.1 方案技术分析比较

序号 比较内容 工艺做法

满堂红钢管架加固 格构柱加固

1 产品性能 质量轻、强度高、满足要求，可重复利用 结构强度高，满足要求，重复利用率低

2 施工周期 施工周期约3天(原有排架间距700mm，未拆除的可继续使用) 加工及施工周期约10天

3 施工便捷 便捷 便捷，但需工厂加工现场焊接

4 成本 成本（每台）：1.12万元

成本总计：4.48万元 成本（每台）1.67万元

成本总计：10.02万元

方案选择 采 用 不采用

方案改进 本工程1#楼地下车库顶板未施工，板厚500mm，电梯预埋支架可在顶板浇筑时植入，电梯基础与顶板连为一体，顶板采用满堂红钢管架加固；经验算满足电梯运行要求，验算过程同上。

通过以上方案在可行性、施工周期、经济性等方面综合比较后，最终选定方案(一)，即“采用满堂红钢管架加固”。该方案用材料成型快、施工操作简单、可靠性好、工期短等特点，有效解决了地下室顶板承载力不足现象，方案为完成整个工程垂直运输施工任务提供了安全保障。

四、施工注意事项

(1)电梯基础或顶板浇筑(顶板做基础)时，需留置2组同条件试块，施工电梯安装前先压混凝土试块，待强度达到85%以上后，方可进行安装。

(2)支撑搭设应严格按《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008要求执行，且支撑立杆上下部与结构见必须设置垫板(方木)，电梯试运行期间应定期对支撑系统进行顶紧处理，并严禁碰撞顶紧立杆。

(3)与楼板连为一体的电梯基础，在楼板厚度小于300mm时，不宜采用。

(4)施工电梯安装前，必须做好顶板加固验收工作，应有项目技术部门组织安全、质量人员会同监理一起根据施工图进行验收，合格后方可安装使用。

(5)施工电梯运行过程中，应定期检查满堂加固排架情况，并做好记录，发现异常情况，应立即停止使用，待加固验收完后方可继续使用。

五、结 语

经过本工程6个施工电梯的使用，在地下室顶板上设置电梯基础或基础与顶板连为一体，并采用满堂红钢管架加固的方法，使施工电梯可直接坐落于地下室顶板上，解决了施工电梯落于底板需楼板开洞影响结构安全及顶板防水工作，并进一步与顶板连为一体，降低了上料平台高度，提高效率，它与格构柱加固相比，方便、快捷、节约成本，取得了好的经济效益，同时也为今后同类型特殊条件下施工电梯的设置，提供了很好的借鉴与指导意义。