旧楼加装电梯计算书(结构验算

1、黄埔大道中 99 号电梯加建项目计算书目录1电梯挂钩横梁设计验算 .22连廊加梁设计验算 .63承台梁设计验算 .104电梯井主体结构有限元分析 .144.1荷载标准组合 .144.2计算结果 .155基础验算 .195.1桩基础方案 .195.2筏板基础方案 .206结论 .211 电梯挂钩横梁设计验算图 1-1机房天面吊钩主梁受力示意图图 1-1 为机房天面吊钩主梁受力示意图。维修设备2t, 因此吊钩受到集中力F120kN 。主梁到受拉力作用。图 1-2吊钩主梁简支梁简化图电梯挂钩主梁校核，主梁按照简支梁计算，如图1-2 所示。3主梁截面尺寸200mm300mm，长度 3000mm。主梁体

2、积 0.18 m ，混凝土强度C25，主梁要承受自身重量及维修设备重量，其中主梁自重 0.45t ，为梁均布荷载，其中维修设备 2t ，为集中力，梁受到均布力和集中力的共同作用，梁承受总重量为2.45t 。最危险点为中间梁的中点，现按简支梁进行强度验算。梁均布荷载 q=梁自重/l=0.45t/3000mm=4.5kN/3m =1.5kN/m梁集中力 F1=维修设备重量=20 kN按照混凝土结构设计规范（GB50010-2010）P40，第 6.2.10 条，公式（6.2.10-1 ）Mx(h0)(h0)1fcbx h0f yAsasp 0f pyApa p2横梁按受均布荷载和集中力共同作用下的

3、简支梁计算，则:2Fl1.5kN / m (3m)2ql20kN 3mM131.69kNm8282梁上部纵筋 2 根，HRB335级，直径 14mm；下部纵筋 4 根 HRB335级，直径 18mm，箍筋 HPB235级，直径 8mm，双肢箍，间距 100mm。根据规范8.2.1 ，梁构件混凝土保护层厚度为 20mm，无预应力钢筋，故6.2.10-1 变为：M1 fcbx h0xf y As (h0 as )2根据混凝土结构设计规范（GB50010-2010）（以下简称规范）P40，第6.2.10 条，公式（6.2.10-2 ）受压区高度需满足：1 f cbxf y Asf y Asf py

4、Ap(p 0f py Ap )无预应力钢筋，故1 fcbx f y As f y As（1）1 ：系数，由规范6.2.6条规定，查得，C25混凝土， 11.0f c ：混凝土轴心抗压强度设计值，由规范4.1.4-1 条规定，查得，C25混凝土， fc11.9MPab: 梁截面宽，b=200mmf y ：普通钢筋抗拉强度设计值，由规范4.2.3-1条规定，查得，HRB335级钢筋 f y300MPaf y ：普通钢筋抗压强度设计值，由规范4.2.3-1 条规定，查得，HRB335级钢筋 f y 300MPaAs ：受拉区纵向普通钢筋截面面积，As1017.36mm2As ：受压区纵向普通钢筋截面

5、面积，As307.72 mm2带入公式（1），得1f bxfAfy A 212.892kNcy ssx89.45mm ,受压区高度同时要满足xbh0x2a其中，b ：相对界限受压区高度，取xb / h0 ，C25混凝土 b =0.56xb ：界限受压区高度，xb203.8mmh0 ：截面有效高度：纵向受拉钢筋合力点至截面受压边缘的距离，h0364mma ：未配置预应力钢筋，a 用 as 代替，为受压区纵向普通钢筋合力点至截面边缘的距离，a as 42mm 。因此x89.45mmb h0203.8mm受压区高度满足规范要求。1 f cbx h0xf y As (h0 as )21.0 11.9

6、MPa200mm 89.45mm (364mm 0.5 89.45mm) ，300 MPa307.72mm2 (364 mm 42mm)97.70kNmM31.69kNm1 f cbxh0x2f y As (h0as )97.70kNm因此，机房天面吊钩主梁强度设计满足规范要求。2 连廊加梁设计验算（ a）平面图（ b）立面图（在两根悬挑梁之间加入1 条横梁，截面高400mm）图 2-1 连廊加梁设计图本项目拟在连廊四周加设200mm400mm的悬挑梁，分别与电梯井剪力墙及原建筑物的框架柱连接，如图2-1（a）所示。由于连廊跨径为1.78m，从设计安全角度出发，拟在悬挑梁之间加设1 条横梁，横

7、梁尺寸为200mm400mm。连廊加梁设计如图2-1（b）所示。原悬挑梁总体积=0.56m3，加入中间横梁的体积 =0.14 m3，混凝土强度 C25，连廊横梁总质量=17500N（1.75t ），连廊面积 3.738 m2，连廊自重 0.3115t ，满载活载 2t 。梁承受总重量为2.3115t。最危险点为中间梁的中点，现按简支梁进行强度验算。2连廊面积： 17.8 2.1m=3.738m连廊厚度 0.2m恒载=连廊自重+悬挑梁+横梁自重=（3.738*0.2+0.56+0.14）*25=36.19kN活载=人群活载=20kNQ=恒载+活载=36.19+20=56.19 kN均布荷载 q=

8、Q/l=56.19/1.78=31.57kN/m按照混凝土结构设计规范（GB50010-2010）P40，第 6.2.10 条，公式（6.2.10-1 ）Mx(h0(h0)1 fcbx h0f yAsas )p 0f pyApa p2横梁按均布荷载作用下的简支梁计算，则:ql 231.57 1.782M812.50kN gm8梁上部纵筋 2 根，HRB335级，直径 14mm；下部纵筋 4 根 HRB335级，直径 18mm。箍筋 HPB235级，直径 8mm，双肢箍，间距 100mm。根据规范8.2.1 ，梁构件混凝土保护层厚度为 20mm，无预应力钢筋，故6.2.10-1 变为：M1 fc

9、bxh0x2f y As(h0as )根据混凝土结构设计规范（GB50010-2010）P40，第 6.2.10 条，公式（6.2.10-2 ）受压区高度需满足：1 f cbxf y Asf y Asf py Ap(p 0f py Ap )无预应力钢筋，故1f bx f Afy A （2）cy ss1 ：系数，由规范6.2.6 条规定，查得，C25混凝土， 11.0f c ：混凝土轴心抗压强度设计值，由规范4.1.4-1 条规定，查得，C25混凝土， fc11.9MPab: 梁截面宽，b=200mmf y ：普通钢筋抗拉强度设计值，由规范4.2.3-1 条规定，查得，HRB335级钢筋 f y

10、300MPaf y ：普通钢筋抗压强度设计值，由规范4.2.3-1 条规定，查得，HRB335级钢筋 f y 300MPaAs ：受拉区纵向普通钢筋截面面积，As1017.36mm2As ：受压区纵向普通钢筋截面面积，As307.72 mm2带入公式（2），得1f bxfAfy A 212.892kNcy ssx89.45mm,受压区高度同时要满足xbh0x2a其中，b ：相对界限受压区高度，取xb / h0 ，C25混凝土 b =0.56xb ：界限受压区高度，xb203.8mmh0 ：截面有效高度：纵向受拉钢筋合力点至截面受压边缘的距离，h0364mma ：未配置预应力钢筋，a 用 as

11、代替，为受压区纵向普通钢筋合力点至截面边缘的距离，a as 42mm 。因此x89.45mmb h0203.8mm受压区高度满足规范要求。1 f cbx h0xf y As (h0 as )21.0 11.9 MPa200mm 89.45mm (364mm 0.5 89.45mm) ，300 MPa307.72mm2 (364 mm 42mm)97.7kNmM12.50kNm1 f cbxh0xf y As (h0as )97.70kNm因此，连廊加梁设计满足规范要求。3 承台梁设计验算（ a）承台梁（ b）图 3-1 机房承台梁受力示意图及钢筋配置图（ a）受力示意图（ b）钢筋配置图图 3

12、-1 为机房承台梁受力示意图及钢筋配置图。 电梯及管线机械设备10t, 因此承台梁受到集中力F1 100kN 。图 3-2吊钩主梁简支梁简化图电梯挂钩主梁校核，主梁按照简支梁计算，如图1-2 所示。3主梁截面尺寸300mm500mm ，长度 2600mm。主梁体积 0.39 m ，混凝土强度C25，主梁要承受自身重量及维修设备重量，其中主梁自重0.975t ，为梁均布荷载，其中电梯及管线机械设备 10t，为集中力，梁受到均布力和集中力的共同作用，梁承受总重量为 10.975t。最危险点为中间梁的中点，现按简支梁进行强度验算。梁均布荷载 q=梁自重/l=0.975t/2600mm=9.75kN/

13、2.6m =3.75kN/m梁集中力 F2=电梯及管线机械设备重量=100kN按照混凝土结构设计规范（GB50010-2010）P40，第 6.2.10 条，公式（6.2.10-1 ）M1 f cbx h0xf y As (h0 as )p 0f py Ap (h0 a p )2横梁按受均布荷载和集中力共同作用下的简支梁计算，则:ql 2Fl13.75kN / m (2.6m) 2100kN 2.6mM28133.17 kNm82梁上部纵筋 2 根，HRB335级，直径 20mm；下部纵筋 4 根 HRB335级，直径 25mm，箍筋 HPB235级，直径 8mm，双肢箍，间距 100mm。直

14、径根据规范8.2.1 ，梁构件混凝土保护层厚度为20mm，无预应力钢筋，故6.2.10-1 变为：M1 fcbx h0xf y As (h0 as )2根据混凝土结构设计规范（GB50010-2010）P40，第 6.2.10 条，公式（6.2.10-2 ）受压区高度需满足：1 f cbxf y Asf y Asf py Ap(p 0f py Ap )无预应力钢筋，故1fbx f Afy A （3）cy ss1 ：系数，由规范6.2.6条规定，查得，C25混凝土， 11.0f c ：混凝土轴心抗压强度设计值，由规范4.1.4-1 条规定，查得，C25混凝土， fc11.9MPab: 梁截面宽，

15、b=300mmf y ：普通钢筋抗拉强度设计值，由规范4.2.3-1条规定，查得，HRB335级钢筋 f y300MPaf y ：普通钢筋抗压强度设计值，由规范4.2.3-1 条规定，查得，HRB335级钢筋 f y 300MPaAs ：受拉区纵向普通钢筋截面面积，As1962.5mm2As ：受压区纵向普通钢筋截面面积，As628mm2带入公式（3），得1f bxfAfy A 400.35kNcy ssx112.14mm,受压区高度同时要满足xbh0x2a其中，b ：相对界限受压区高度，取xb / h0 ，C25混凝土 b =0.56xb ：界限受压区高度，xb250.32 mmh0 ：截面

16、有效高度：纵向受拉钢筋合力点至截面受压边缘的距离，h0447mma ：未配置预应力钢筋，a 用 as 代替，为受压区纵向普通钢筋合力点至截面边缘的距离，a as 48mm 。因此x112.14mmbh0250.32mmx112.14mm2a96mm受压区高度满足规范要求。1 f cbx h0xf y As (h0as )21.0 11.9 MPa300mm112.14mm (447 mm 0.5 112.14 mm) ，300 MPa628mm2 (447 mm 48mm)231.68kNmM133.17 kNm1 fcbx h0xf y As (h0as )231.68 kNm2因此，机房天

17、面吊钩主梁强度设计满足规范要求。4 电梯井主体结构有限元分析4.1 荷载标准组合(a)(b)图 4-1 电梯整体模型及局部放大显示(a) 整体模型（ b）局部放大图 4-1 为黄埔大道中99号电梯加建项目计算模型，电梯井为钢筋混凝土剪力墙结构，混凝土为C25，剪力墙受力主筋HRB400级，连梁受力主筋HRB335级，重力荷载g = 10 m/s2.纵向荷载共 117.18t，包括：电梯井自重105.18t，电梯全部管线及机械重10t ，人活载3.5KN/m2,电梯面积 5.72m2,人活载共计 2t 。横向荷载包括：风荷载按广州市50 年使用寿命的最大风力概率施加, 风压 500 N/m2，建

18、筑设计抗震设防烈度为7 级，模拟汶川地震7.8 级地震波施加。荷载组合按照规范公式3.2.3-2 计算，永久荷载起主控作用。根据规范，查得G1.35 ， Q11.4 ， Q 2 1.4 。计算得，该结构的荷载组合为157.8t 。4.2 计算结果图 4-2 电梯纵向荷载作用下应力云图图 4-2 为该结构在电梯纵向荷载作用下应力云图，最大应力为1.94MPa，设计满足混凝土构件正常使用要求。图 4-3 风荷载与纵向荷载作用下应力分布图图 4-3 显示，最危险的截面位于最底层剪力墙中下段，应力为1.98Mpa，考虑荷载组合中永久荷载为主控，设计满足混凝土构件正常使用要求。图 4-4 风荷载与纵向荷

19、载作用下位移分布图图 4-4 显示，最大位移位于剪力墙最顶端，为0.118cm。电梯井为剪力墙结构，抗侧刚度较大。图 4-5 电梯层层间位移角包络曲线施加的地震波为汶川地震某方向波的前5 秒，每步 0.005s。初次施加地震波，峰值21.4gal 。对于 9 层剪力墙结构而言，最大层间位移出现在第5 层。根据建筑结构抗震设计规范表 5.5.1 可知，剪力墙结构弹性阶段的层间位移角限值为1/1000，由图 4-5可知，最大层间位移仅有0.2137/1000，预测此结构抗地震能力性能较好。图 4-6 电梯结构顶点时程位移曲线由图 4-6 可见，电梯结构顶点位移不足5mm,分析原因可能是本结构为剪力

20、墙结构，整体刚度比较大。5 基础验算5.1 桩基础方案根据建筑地基基础设计规范(GB50007-2011)条文 8.5.5 规定：单桩承载力应满足公式(8.5.5-1) ：Qk=（Fk+Gk）/nRaFk=1578kN（经过荷载效应标准组合的作用于桩基承台顶面的竖向力），见4.1 小节。Gk=2033.4 2.2=448.8kN （桩基承台自重及承台以上土的自重标准值）拟宜采用旋挖成孔灌注桩共计4 根，桩径 D 为 600mm。 n=4，单桩竖向抗压承载力特征值 Ra=800kN，单桩承载力应经荷载试验确定。Qk=（Fk+Gk） /n= （1578+448.8）/4=506.7kN Ra=80

21、0kN因此：单桩竖向抗压承载力满足要求。5.2 筏板基础方案另一个基础设计方案： 筏板基础具有减小地基压力， 提高地基承载力的调整地基不均匀沉降的能力。 试根据华江花园 D 栋工程地质勘察报告（1996-10-11 ）结合建筑地基基础设计规范 (GB50007-2011)进行计算，结果如下：根据建筑地基基础设计规范(GB50007-2011)条文 5.1.4规定，在抗震设防区，除岩石地基外， 天然地基上的箱形和筏形基础其埋置深度不宜小于建筑物高度的 1/15 ；电梯井高 34.1m，筏形基础埋深应大于 2.27m，取 2.5m（此埋深应位于第二层岩土层冲积层土）。从施工方便的角度，本项目拟采用

22、平板式筏基，根据经验，最简单的单层建筑筏板基础厚度一般经验取值不小于 300mm，每增加一层筏板的厚度不小于 50mm。本项目为 9 层剪力墙结构，本项目拟取板厚为 700mm。对于板式筏基，底板伸出的长度，横向不宜大于 1000mm，纵向不宜大于 600mm。电梯井尺寸是 3.0 2.6m，拟取筏形基础尺寸3.5m3.5m 。修正后的地基承载力特征值fa fakb (b 3)d m (d 0.5)根据华江花园 D栋工程地质勘察报告 （1996-10-11 ），第二层岩土层冲积层土粉质粘土密度=1.94g/cm 3 ，：基础地面以下土的重度（kN/m3 ），g 19.4 kN / m3 ，m ：基础地面以上土的加权平均重度， m18.0 kN / m3修正后的地基承载力特征值fafakb(b3)dm (d0.5)2000.3 19.4 0.51.6 18.0(2.50.5)260.41kPa基础基底净反力为：PkFk Gk1578 20 3.5 3.5