多层房屋框架结构电梯井筒设计的分析

摘要：钢筋混凝土多层框架电梯小井筒设计中常在电梯井筒四周布置钢筋混凝土柱，井筒四周柱的刚度在抗震设计中对框架柱或平面产生较大影响，控制电梯井筒四周柱的刚度对框架结构抗震设计有利。

关键词：钢筋混凝土；多层框架；电梯井筒；抗震，刚度，地震剪力

中图分类号：TU375.4

文献标识码：B

文章编号：1008-0422(2007)07―0025―02

钢筋混凝土框架结构在设计电梯井筒时，常常会在电梯井筒四角布置钢筋混凝土框架柱，由于井筒四周柱距往往小于平面内其它框架的柱距，其形成的井筒框架会吸引较大的地震剪力，相应地减少了框架结构承担的地震剪力，如果井筒框架内柱子的刚度差异较大，刚度大的柱子吸收过多的地震剪力而先不满足抗剪要求，在这种情况下可以调整框架柱的截面刚度来满足计算要求。

上海市曹路镇社区卫生服务中心是一座四层的钢筋混凝土框架结构，建筑面积约5000m，其医用电梯井道尺寸的长×宽为4900×3000mm，井道的四角布置四个异形。

采用中国建筑科学研究院PKPMCAD软件计算，除Z形柱外，其余钢筋混凝土框架柱的截面均满足计算要求，计算显示z形柱的固定钢筋位置配筋面积为285.9cm，附加钢筋的配筋面积141.2cm，体积配箍率为2.2，柱的截面面积为45cm，其轴压比满足抗震要求，抗剪强度不满足要求。由于该z形柱的所处位置其截面大小及形式较难改变，而z形柱的截面刚度较周围柱明显偏大，造成了应力的过度集中，使该柱不能满足截面的计算要求。将该z形柱的截面平均一分为二，截面变为两个L形柱，削弱了单柱的截面刚度，降低其吸收的地震力，在其余条件不变的情况下，用PKPM CAD软件重新计算，结果显示两个L形柱的固定钢筋位置配筋面积分别为30.7cm、32.9cm，体积配箍率为0.7、0.8，纵向钢筋总量在原来的基础上减少222.3cm，系减少77％，而体积配箍率减少1.5、1.4，系减少68％、64％，计算结果满足抗压抗剪要求。由此可见，大拆分为两个L形柱后，单柱的截面刚度迅速减小，与周边的框架柱相当，其吸收的地震剪力也相应明显减少，所以柱子的受力更加合理。均衡电梯井筒周边的框架柱子的截面刚度，能均衡发挥抗侧力构件的作用，对结构抗震有利。

钢筋混凝土结构在设计中应力求简单、规则、对称，尽量使结构的刚度中心和质量中心重合，以减少扭转，框架结构在电梯井筒周围布置钢筋混凝土柱所形成的井筒框架，其刚度的大小对整个结构的抗侧刚度中心有影响，甚至加剧平面的扭转。

川沙福利院为四层钢筋混凝土框架结构，建筑面积9150m，平面布置形态是三排南北朝向的主体建筑平行分布，中间由有顶连廊连接，连廊与主体建筑由抗震缝分隔，第二排的主体建筑平面为长方形，长x宽为64.4×7.5m，在电梯井筒四周按以下三种情况布置钢筋混凝土柱，建筑平面布置。

第一种在电梯井筒周围布置异形柱，肢宽250mm，肢长625mm，(按《上海市钢筋混凝土异型柱结构技术规程》柱肢长宽比不应小于2.5，)采用中国科学研究所PKPMCAD软件计算，其周期、地震力与振型输出文件主要数据。

数据表明结构以扭转为主的第一自振周期(0.7819s)与平动为主的第一自振周期(0.7442s)之比值1.05，平面主要为扭转不规则。

第二种：将电梯井筒周围的异形柱改为截面为300x300mm的方形柱，其它条件相同，周期、地震力与振型输出文件主要数提。

数据结构以扭转为主的第一自振周期(0.72555)与平动为主的第一自振周期(07801s)之比值0.93，扭转周期减小，平动周期加大，平面主要表现为平动为主。

第三种将电梯井筒周围的方形柱取消，其它条件相同，周期、地震力与振型输出文件主要数据。

数据结构以扭转为主的第一自振周期(0.72845)与平动为主的第一自振周期(0.7905S)之比值0.92，比值减小，平面平动表现更明显，平面以平动为主。

对长宽比较大的建筑平面，抗侧力构件的布置对建筑质心和刚心的重合度影响较大，当在电梯井筒周围布置异形柱时(第一种)，井筒四周的异形柱形成了较大的刚性抗侧力小筒体，由于电梯井筒往往不处于建筑平面的中心，所以它的形成对整个建筑平面的质心位置有影响，质心与刚心的偏离越大，建筑平面扭转程度越大；而当电梯井筒四周改为方柱时(第二种)，由于方柱的截面刚度小于异形柱的截面刚度，所以，电梯井筒的抗侧刚度对整个建筑平面的刚心影响减小，质心与刚心的偏心减小，平面的扭转表现也减弱：当电梯井筒周围的方柱取消(第三种)，平面平动表现更明显，一般情况下，框架结构在结构计算过程中，电梯井筒周围不设置框架柱结构更加合理，对井筒周围需要设置框架柱时，柱截面的刚度越小，对整个结构的计算影响越小。