多层住宅加装电梯的可行性研究分析报告

1、上海交通大学硕士学位论文已有多层住宅加装电梯的可行性研究姓名：乔宇虹申请学位级不：硕士专业：机械设计及理论指导教师：朱昌明2003.2.1已有多层住宅加装电梯的可行性研究摘要房 因 已建的多层住宅中尚有较多的遗留问题 随着都市老龄人口的 增长以及人们生活质量的提高 居民出行在得到良好的陆地公共交 通设施服务的同时 也渴望得到便捷的垂直交通工具 因此多层住梯程学科方面的知识 本文要紧从建筑结构知识 电梯专业技术知识等 范畴 点 加装电梯的空间 使用 题 在文章的 最后以钢结构形式的外加井道为例 法 分析了中 心导向 应 探关键词宅梯构RESEARCH ON THE FEASIBILITY OF

2、INSTALLING R O E e r g s e n g n . r reasons of y d , e l e e s o d n e t r . , h e e e d r e , s e t e n s n d c , y e r o t a t vertical . o e h n e y f g r o t r g s .t s n d m o l r o e t r , h s n o - . n s y s e n , h e e s f r s n i , e s f e r g e s f r y d e t d of e n , . t e d f e , d n a

3、 d l , e s f y o g be made y e t s d r e running s e Y : t r , g , e , technology上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果除文中差不多注明引用的内容外本论文不包含任何其他个人或集体差不多发表或撰写过的作品成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明日期年月日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留 使用学位论文的规 定 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电 子版 同意论文被查阅和借阅

4、本人授权上海交通大学能够将本学索保在不保密名日期年月日日期年月日第一章绪论1.1已有住宅电梯配置概述都市住宅建设涉及到千家万户的切身利益 国家依照国民经济进展水平的 可能和人民群众居住条件改善的需要 制定了不同的住宅建设标准 何时开始 设电梯是个居住标准的问题 各国的标准不同 在欧美一些国家 一般规定四 层以上设电梯 而前苏联 日本等国家规定六层起始设电梯 我国1954 年建 筑设计规范中规定 居住房间在五层以上或最高层的楼板面高出地平线在 17 公尺以上时 应有电梯设备 1987 住宅建筑设计规范规定了七层含七层) 以上应设电梯 但10 多年来 全国除北京 上海严格执行规范外 专门多都市仍

5、大量地出现七层 八层乃至九层 十层都不设电梯的住宅 这类住宅在使用上 极为不便 特不是对老 弱 残者上楼和搬运重物更为困难 在我国住宅 设计规范 中再次明确规定 七层及以上住宅或住户入口层 楼面距室外设计地面的高度超过16m以上的住宅必须设置电梯1 依此标准计 算 如底层设高4.50m层高的商店或其它用房 以2.8m层高的住宅计算 2.80m4最高住户人口层楼面十4.50m 十0.30室内外高差=16m也确实是 讲上部的住宅只能作五层可见安装电梯的标准在不断的提高1.2国外加装电梯的概况在国外以瑞典为例 在1983 年就开始了一个十年政府规划 对约三十万 幢公寓进行修理改造和更新2 瑞典大约有

6、三百五十万幢住宅居住着 800 多万人口自从1977 年后瑞典制定了大楼的设计与改造规范要求所有多层 住宅楼都要进行改造假如楼层高于二层都应提供电梯瑞典政府和国会给 电梯的改造研究拨了特不基金款成立改造电梯工作组 开始研究和实践工作 目标是推出即可靠又廉价的且适用于多层住宅加装的电梯电梯工作组与居民 代表残疾人不同的权力机关电梯制造商大楼建筑商住宅治理部门和 研究人员共同讨论研究并通过多个前期工程的实践提出了下列富有建设性 的意见1当今研究的电梯技术和实际加装方法应能使居民不为安装电梯而必须搬迁居室或安装电梯后居民可不能面对增长得特不高的房租2研究的电梯不仅是安全的而且在制造安装维修和保养方面

7、也是廉价的 因此在瑞典为了使电梯能适用于现有多层住宅它必须是廉价的功能全尽可能占用小的空间安全性好能快速安装 目前众多国际知名的电梯公司已纷纷介入了已有住宅加装电梯的项目中据了解迅达公司在欧洲销售的用于已有住宅加装的电梯的数量超过 3 万台 现在有增加趋势S 公司用于加装的电梯在西班牙意大利日本都有较大 的批量KONE公司的无机房电梯已成为欧洲加装电梯的首选产品1999 年日本的住宅企业联系协会成立了“单元型公共住宅电梯开发调查委员 会” 广泛征集加装电梯方案并于 2000 年制定了单元型公共住宅电梯的认定 规范3图1-1所示为几例加装电梯的多层住宅图例图1-1 国外多层住宅加装电梯实例图.

8、1 s f g s n n r 1.3国内加装电梯的概况我国的幅员宽阔 在住宅建设方面 不同的地区也有着各自不同的地点标 准和进展规划 然而如前文所述 由于不同时期的住宅建设标准各异 住宅的 使用功能差不多不能满足人们日益增长的物质需求 因此有关部门采取各种措施 来改善人们的居住环境 如采纳旧城改造 拆迁等措施 从总体来看 这些举 措的资金投入力度较大 在改造速度上受到一定的限制 一般而言 住宅建筑 的物质老化期为50100 年 而功能老化期为2025 年 加装电梯也是缩短二者 老化期的重要措施 同时 关于那些建成年代较近的住宅 拆建工程也是一种 资产的白费 鉴于国外的经验 通过加装电梯能够明

9、显改善居民的垂直交通情 况 凭配套实施电气等改造工程 能够大大提升原有住宅的使用功能 作为国内先行者的上海市住宅进展局的平改坡综合试点小区中对加装电梯进行了初步的尝试图1-2为加装电梯后的住宅楼的视图图1-2 上海加装电梯实例图. 2 e f g r n 在上述的试点工程中对原有的住宅结构作了较大的改动施工周期较长 投入了较大的资金关于大范围实施改造工程而言施工周期和资金的投入成 为一个瓶颈国内其它地区迄今没有大规模的实施加装电梯的工程1.4加装电梯的需求性由于客观条件的限制本文的研究对象仅限于上海市范围内的多层住宅 希望能通过对上海市已有多层住宅加装电梯的可行性研究探究一条合适的住 宅改造方

10、案1.4.1上海市早在1979 年就差不多进入老龄化社会 据2002 上海市老年人口信息 公布会公布的数字 截至2001 年末 全市户籍人口1327.14 万 其中60 岁及 以上老年人口246.61 万 占总人口的% 其中65 岁及以上老年人口192.52 万 占总人口的 4 据上海人口进展公告预测 在以后上海市人口老龄 化的进程中 2025 2030 达到人口顶峰期 老年人口有460 万 将占人口总数 的左右 与此同时老年人的家庭结构也发生了专门大变化 据1998 年底的调 查显示 老年人独居的家庭占老年人家庭的 35这一比例有上升趋势 来自 上海市房产经济学会老年用房专业委员会的调查数据

11、表明 老年人选择居家养 老的占% 选择养老公寓和其他养老机构的仅占 % 关于养老住宅需求 也有增长的趋势 从生理学观点来分析 正常人的登高能力是受限制的 依照对健康情况一般的中年人的实测空手攀登六层13.50已感腿软上七层已抬腿困难关于老年人而言这一限制更为突出 因此利用现有的条件来改善老年人的生活空间是专门有意义的事在已有多层住宅上加装电梯能够明显改善老年人的出行问题这也是保障老年人生活 权利的一种具体措施1.4.2随着经济的进展 人们对生活质量提出了更高的要求 住宅的功能模式发 生了专门大的变化 人们不再满足于 温饱型 住宅 开始追求一种完善的 功 能性 住宅 上海目前配设电梯的住宅热销便

12、是一个有力的佐证 作为一种垂 直交通工具的电梯 可便捷地解决日常的出行问题 是住宅建设进展的方向之 一进入二十世纪八十年代以来上海的住宅建设蓬勃进展截至2001 年底 上海市区各类房屋的总建筑面积达到38324 万平方米居住房屋的面积达到23475 万平方米 占总建筑面积的% 其中超过八层以上的建筑面积为7410 万平方米 占总建筑面积的 4 以此百分比为依据 类推七层以下含 七层居住房屋在总居住房屋的总面积为18937 万平方米截至2001 年底上海市区人均居住面积达到了12.5 平方米平均每户人口2.8 人 若以六层 一梯四户计算 则各区职工住宅的单元门入口数能够用下式 进行可能单元入口数

13、=职工住宅总面积12.5 * 2.8 * 4 * 6按照上式计算 得到的关于多层住宅单元门入口数的可能数为189378 万12.5 * 2.8 * 4 * 6=22.55 万 因此能够毫不夸张地讲加装电梯确确实实的涉及到了千家万户的利益第二章多层住宅结构分析2.1套型结构进展历史多层住宅加装电梯不可幸免地要涉及到住宅本身的套型结构的阻碍作用 住宅套型结构的进展经历了如表2-1所示的进展过程1表2-1 套型结构进展表类型功能模式生活特征多户合住式KTD每户一室或带套间的两室卧房兼起居用餐功能 多户公用厨房和厕所独户小面积床寝型KT每户12室多数穿套卧房兼起居用餐功能以放床睡眠 为主独用小厨房和厕

14、所或合用厕所小房厅式餐寝型KTD 每户 11.522.5 室走道扩大为小房厅小房厅用餐会客起居多在卧房 餐寝分离独用厨房卫生间设便位浴位大厅小卧式起居型KTDB大起居厅小卧房起居睡眠分离用餐在起居室独用厨房加大设备完善设排油 烟机等卫生间按便器浴盆面盆洗衣 功能适当分隔注K- 厨房- 卫生间B- 卧房- 起居室D- 用餐空间由于套型的进展过程导致了现有多层住宅的单元平面布局呈现出多样化 考虑到住宅使用功能年限的限制重点考察建于80 年代之后的以小房厅式和大厅小卧式为主的住宅2.2多层住宅平面结构分析2.2.1在已有住宅上加装电梯一个前提条件是要有足够的井道空间和侯梯平台在 T 7 电梯主参数及

15、轿厢井道机房的型式与尺寸中住 宅楼电梯的主参数及井道尺寸推举值如表2-2所示表2-2 电梯的主参数及井道尺寸推举表额定载重量320400630可乘人数人)458井道宽度中分门非标电梯1800旁开门14001600深度 16001900由于受单元乘客流量的阻碍 拟定以额定载重量 630 公斤的型号为参考标 准故井道空间为 16001900m2依照不同电梯厂商产品这一基数能够变 化依照民用建筑设计标准规范实施手册中规定 楼梯间宽度不应小于 1 米平台净宽不应小于楼段净宽 并不得小于 1.1 米双跑平行楼梯间的净宽 不小于 2.1 米 同时还规定 电梯井道和机房不宜与要紧用房贴临布置否 则应采取隔振

16、隔声措施因此在分析单元平面布局时关于由平台或过渡平 台延伸为侯梯平台且楼梯间不与要紧用房如起居室 卧房等相邻的情况 均认为有适宜的空间加装电梯关于如图 2-1 所示的楼梯间临卧房单元认为 不宜加装电梯不予更多的讨论图2-1 楼梯间临卧房单元1 l f r l d o 2.2.2多层住宅平面布置78910 一个显著的特点是除去底楼以外其他各个 楼层相同在底楼要紧是由于布置了单元进口由于单元进口位置对电梯设置 带来的阻碍将在后文中做出分析本节分析的内容没有考虑底层楼面将单 元的各个楼面做均一处理对各种平面布局的套型做出加装电梯的可行性规划 其中在各个图例中虚线的部分为拟加装电梯的位置2.2.2.1

17、 一梯二户每户有两个朝向 由于在南北两侧存有大范围的空间 在其他条件同意的 情况下 能够提供充足的井道空间加装电梯 按照平面布局特点能够分成大进 深单元和小进深单元两大类1大进深单元代表套型如图2-2所示莱阳新村B套型图2-2 莱阳新村平面图2 n f g Xincun优点楼梯间进深大平台延伸为侯梯平台 能够实现无障碍设 计 同时能够充分利用外墙购 建井道 成本较低 不阻碍单 元的原设计功能缺点侯梯平台不能天然采光和自然 通风结论能够考虑加装2小进深单元代表套型如图2-3所示长阳新苑套型优点 对要紧的生活空间功能没有影 响 能够部分利用原建筑的承 重墙缺点 过渡平台与侯梯平台相连 但 不能实现

18、无障碍设计结论能够考虑加装图2-3 长阳新苑平面图3 n f n 2.2.2.2 一梯三户一梯每层服务三户的住宅楼梯使用率较高每户都能有好的朝向然而中间的一户常常是单朝向户通风较难组织在尽端单元可改善在上海的住 宅设计中采纳不多典型住宅如图2-4所示民乐苑优点过渡平台能够延伸为侯梯平台 井道能够自然通风采光 对原有套型功能无大影 响 一梯三户 利用率较高缺点 井道外建 强度要求较高 会阻碍起居式的间接采光 不能实现无障碍设计结论能够考虑加装图2-4 民乐苑平面图4 n f e 2.2.2.3 一梯四户一梯每层服务四户 对土地面积利用率较高 此类单元布局紧凑 不至于 形成过分拥挤的空间 因此也是

19、上海较为常见的单元之一 按照平面布局的特 点能够分为梯间式单元和廊式单元1梯间式单元此类单元布置较为规则实例如图2-5所示银桥花园部分单元图2-5 银桥花园平面图5 n f o 其优点是由过渡平台延伸为侯梯平台电梯利用率较高不阻碍原有住 宅的使用功能缺点为不能实现无障碍设计2内廊式单元实例如图2-6所示上南新村部分住宅优点沿平台延伸为侯梯平台能够利用原有建筑外墙 购建井道 不阻碍住宅 功能 能够实现无障碍 设计缺点独立井道结论能够考虑加装图2-6 上南新村平面图6 n f Shangnan 3外廊式单元实例如图2-7所示为银桥花园部分住宅优点易于实现无障碍设计可 以利用外墙购建井道缺点井道有可

20、能会阻碍厨房的 采光结论能够考虑安装图2-7 银桥花园平面图7 n f o 2.2.2.4 一梯五户这一类的住宅要紧建筑于六五期间以沪住-5 型为典型代表为外廊式住 宅按平面形状能够分为条状和曲折两大类条状外廊式住宅: 典型的条状外廊式住宅的平面布置图如图2-8所示优点电梯利用率较高可以实现无障碍设计 不阻碍住宅要紧的使 用功能缺点独立井道结论能够适当考虑图2-8 条状外廊式住宅平面图8 n f p r r 2曲折外廊式住宅典型的曲折外廊式住宅的平面布置图如图2-9所示特点与条状外廊式住宅类似 能够在靠近西侧的 地 方购建井道 井道部分 独 立于原建筑结论能够考虑安装图2-9 曲折外廊式住宅平

21、面图9 n f g r r 从上述的多种方案中能够看出 关于单跑式楼梯的多层住宅 其外接侯梯 平台方便 且易实现无障碍设计 关于双跑式楼梯的住宅 由于侯梯平台搭接 一般都在半层 因此就难以实现无障碍设计2.3加装电梯的入口设置在前面的分析中关于各种住宅平面只是标识了加装电梯的平面位置 关于电梯入口这一细节问题没有考虑而在实际的工程实施过程中这是一 个重要的阻碍因素2.3.1图2-10 电梯入口示意图一0 h p f r e - 12.3.2如图2-10 所示井道设置在楼梯过 渡平台的外侧13每站停靠在过渡平台 面若建筑物为六层 则电梯停靠5站 假如基站高出住宅底层则井道能够建 于室外无须作深开

22、挖适当加大基础 受力面积即可采纳这种方式的缺点是 乘客不能直接到达目的楼层如图 1 所示为在各层公共过道外侧加装电梯 按照楼面标高停站 这种方式 属于无障碍设计 关于二层及其以上的住 户 能够乘电梯直达目的楼层 电梯的利 用率较高 在这种情况下 必须严格按照 有关要求设计基础和底坑图2-11 电梯入口示意图二1 h p f r e - 22.4其他阻碍因素在图 2-10 1 中能够看到 关于加装电梯的井道 全部或者部分与原来 的建筑分离 由此带来了一系列附加阻碍因素 如基础设计问题 抗震加固问 题 井道的结构形式 井道与原有住宅的连接等2.4.1上海位于东海之滨是典型的软土地区在软土地基上建筑

23、房屋沉降控 制是基础设计的要紧问题30上海地区采纳天然地基的多层住宅一般为56 层 局部7 层基础形式为条基和筏基 过大或不均匀沉降是引起房屋质量问题 的重要缘故上海市建设和治理委员会于1999 年1 月18 日公布了关于提高 本市住宅工程质量的若干暂行规定明确规定多层住宅的地基设计必须以操纵 变形值为准基础最终沉降量应当操纵在15 20cm我们在已有住宅上加装电 梯沉降问题也是考虑因素之一依照土层特性和多层住宅实测沉降资料上海地区软土地基可分为3 种类型第一种类型为上海地区正常地层 简称1 区 要紧分布在上海市区和浦东新区该区为良好的天然地基持力层在该类地基 上建筑的56 层住宅实测沉降量一

24、般为20.第二种类型简称2 区主 要分布于原吴淞江古河道区域 在不考虑地震效应作用时该类型地基土是良 好的天然地基持力层或下卧层在此类地基上建筑的56 层住宅 不管采纳条 基和筏基事实上测沉降值一般小于15cm都在规范同意范围内然而这一区的 土质在垂直和水平方向上土质不均匀土性变异较大第三种类型简称 3 区 要紧分布于浦西漕河泾虹桥 北新泾合浦东金桥洋泾三林塘地区在该 区建筑的多层住宅实测沉降量大多超过,部分6 层住宅竣工后 2 年其沉 降量甚至达到60c11在实施加装电梯工程之前建议要针对上述不同的地基土类型分不给出限定性条件如关于有底坑需求的情况底坑的基础设计条件的限定关于液压系统建立液压

25、缸地坑的限定等等以满足安全性能的要求关于加装电梯 的井道最好采纳与原有建筑相同的基础设计已有利于加装后的整体抗震性能12132.4.2依照上海市建设委员会沪建97第0413 号文下达的上海市工程建设地点 标准编制打算由同济大学结构工程与防灾研究所会同有关勘察设计施工 和研究单位组成编制组依照国家标准建筑抗震鉴定标准5 和行 业标准建筑抗震加固技术规程J 8并结合上海的实际情况编制了 现有建筑抗震鉴定与加固规程 以下简称规程已于2000 年7 月1 日 在上海施行该规范第二部分抗震加明确指出对现有建筑进行改建或 扩建时如需变动原有的结构必须按改建或扩建后的结构状态建立力学计算 模型进行抗震分析和

26、鉴定并按现行上海市标准建筑抗震设计规的要 求进行抗震设计上海现有的多层住宅结构多为砌体结构或钢筋混凝土结构房 屋在构建井道时必须结合实际的设防烈度采取一定的减震措施对建筑体进行加固以满足规程要求2.4.3电梯井道是电梯运行的空间 井道按照电梯运行空间有效利用率能够分为 有机房井道和无机房井道 空间有效利用率给出的是实际使用的运输空间与整 个电梯井道和机房之间关系 这种关系的示意图如图 2-12 所示2 其中 在图 中 a方案所示为建筑一个深的底坑 高的井道上部空间以及在井道上方或 旁侧建筑一个机房 这在施工上来讲较为困难 且电梯的空间有效利用率只有30左右b方案所示为低的井道上部空间和浅底坑)

27、及一个专门小的 主机机房在楼梯空间 该种布置的空间有效利用率能够达到60左右 方案 c 所示为无机房布置此种布置的空间有效利用率能够高达80左右图2-12 井道空间有效利用率示意图2 h p f hoistway space using关于单元式住宅而言相对之间的距离有限大多住宅的空间不到 11有的住宅在设计之前对室内采光的考虑就欠妥 因此 在加装电梯之后 可能会对相邻建筑的采光产生不良阻碍 关于已有住宅而言 加装电梯时会有如下 的情况发生 图2-13 所示为建筑物的上部空间利用受到限制 有机房电梯与无 机房电梯的投影比较 能够看出 关于相同层高的建筑物 无机房电梯有明显 的优势 不仅因为有机

28、房电梯的井道的垂直向空间受限 同时在相同日照条件 下 有机房电梯的投影面积要大专门多 这也意味着对相邻建筑的阻碍也更为广 泛 关于像上海如此平均日照时刻较长的都市而言 尤其要考虑这一因素的影 响图2-13 有机房电梯与无机房电梯井道投影比较图之一Fig.2-13 contrast map of hoistways-1那么关于上部不受限制的建筑 情况又是如何样呢图 2-14 所示即为上部不 受限的有机房与无机房的比较图 与前面的情况不同的是 图中的井道投影面 积是相同的 即对相邻建筑的阻碍相同 然而 在同等井道高度的情况下 无 机房电梯的有效行程较有机房电梯多一个层面 如此关于加装电梯而言 投资

29、 主体能够多元化能够由房产商来开发顶层楼盘住户所负担的相应的电梯费 用也降低住户增多图2-14 有机房电梯与无机房电梯井道投影比较图之二Fig.2-14contrast map of hoistways-2由于加装电梯的功能之一是提升住宅使用功能 因此应尽可能回避掉空间 使用率低下 日照不足等阻碍 优先选择无机房或小机房电梯井道第三章加装电梯的技术方案依照电梯建筑使用的场合不同能够分成室外用梯和室内用梯两大类根 据不同的使用要求和空间结构情况 能够选用不同的类型3.1室外用梯室外用梯顾名思义即电梯的运行空间位于住户的私房之外的公共空间 这类电梯的一个共同的特点是可不能改变住户住宅的原有内部结构

30、可用于此类 的技术方案有垂直提升平台直顶式液压电梯侧顶式单倍率液压电梯侧 顶式多倍率液压电梯上置式无机房曳引电梯下置式无机房曳引电梯轿顶 置主机的无机房曳引电梯卷筒式无机房曳引电梯等现分述如下3.1.1垂直提升平台是一种简便易建的解决出行问题的方式 如图 3-1 所示 为 典型的垂直提升平台图例 其最大的特点是安装方便 无须建筑井道 周边只 需护栏 能够供乘坐轮椅的乘客出行使用 那个地点的轿厢是半封闭式结构 能够依照图3-1 垂直提升平台图例1 e f l m 用户要求实现全封闭 这种方案较适 宜于有外走道的住宅且楼层较低一 般采纳直顶式驱动方式如液压螺杆 齿轮齿条等驱动方式这类提升机械对 于

31、空间的要求低能够灵活的满足用户 的使用要求图 3-2 所示的是一典型的 垂直提升机的平面布置图3.1.3图3-4 侧顶单倍率液压电梯示意图4 h p f l e 3.1.4根关于有些建筑而言 可能由于 地下排水管道等问题导致无法在底 坑埋设油缸 能够采纳左图 3-4 所 示的侧顶式液压电梯 通过一 吨 位大时用两根直立在井道空间边 侧的地面液压缸 侧顶轿厢 完成 电梯的驱动任务根与上述方案不同的是如图3-5 所示的侧顶式多倍率液压电梯柱塞顶升 时通过头部滑轮卷绕钢丝绳 间接顶 升轿厢 依照不同的电梯行程 能够 采纳不同的绕绳比 譬如 1 2 13 1 4 等 与上述方案相比 在同等柱塞行程条件

32、下 能够大大增加轿厢 的运行距离图3-5 侧顶式多倍率液压电梯示意图5 h p f l e 3.1.5尽管液压驱动是电梯沿革中较早出现的一种驱动方式且凭借其有效利用 建筑物空间安装较为方便以及提升载荷大等优点一度在低行程电梯销售领域里占据了统治份额然而诸如噪音液压油的泄漏能耗关于直顶式驱动还有液压缸埋入井道底坑深孔内等问题 尽管采纳了一些新材料新技术 这些问题仍没有一个比较完善的解决方14在第二章的分析中无机房井道 相较其他类型 差不多有了明显的优势在建筑市场激烈的成本竞争和电梯行业 迅速的技术进步前提下曳引驱动电梯现在正处于蓬勃进展时期曳引式无机 房电梯得以迅猛进展并已显示出了较强的优势与有

33、机房电梯相比无机房电 梯费用能够削减15以上符合经济性要求与液压电梯相比能够节能60 没有任何污染符合了当前的环保节能要求15尽管有着成本低 能耗小的有点 然而无机房电梯在解决原来位于机房内 的操纵柜和驱动主机也面临着挑战 关于上置式无机房曳引电梯而言 驱动主 机可放在井道的上端 操纵柜可设在顶层站 典型的示意图如图3-6 中左图及 中图 能够看到 这一方案采纳专门设计制造的扁型盘式驱动主机使其能安放 在井道顶层轿厢和井道壁之间 钢丝绳能够采纳上绕轿厢或下绕轿厢的方式拖 动轿厢运动 同时把操纵柜与顶层层门并装一起 如图 3-6 中右图所示 这种 设计的要紧优点是驱动主机和限速器与有机房电梯受力

34、工况类同 操纵柜调试 维修方便图3-6 上置式无机房电梯示意图6 h p f -roomless elevator-13.1.6与上置无机房曳引电梯的方案不同的是 下置式无机房曳引梯将驱动主 机安放在底坑内 而把操纵柜挂在靠近底坑的轿厢和井道壁之间 典型的示意图如图3-7 所示本方案的最大优点是对驱动主机外形尺寸限制小图 3-8 所示为驱动主机的外观视图 其要紧缺点是由于驱动主机和限速器受力工况与一般电梯不同建筑顶层的受载将增加一倍驱动主机的固定基座与建筑物的联接需专门设计图3-7上置式无机房电梯示意图图3-8 驱动主机图7 h p f -roomless elevator-28 e f 3.

35、1.7轿顶置主机的无机房曳引电梯与前述两种方案不同的是如图 3-9 所示的轿顶置主机的无机房 曳引电梯 将驱动主机安放在轿厢 的顶部 驱动主机随轿厢上下运行 而改变位置 然而轿厢需要提供较 大功率的随行电缆 随着运行速度 的提高 轿厢还应考虑减震和降噪 的措施图3-9 轿顶置主机的无机房电梯9 h p f -roomless elevator-33.1.8采纳卷筒方式的电梯将设置在电梯井道最底层的卷扬机卷筒上的钢丝绳和轿厢连结起来利用卷扬机使轿厢升降此种方式的传动示意图如图3-10 所 示整体示意图如图1 所示图3-10 传动示意图图3-11 整体结构示意图0 h p f transmissi

36、onFig.3-11 sketch map of structure在图 3-10 中钢丝绳的两端分不固定在卷筒和轿厢上 其中1 绳穿过顶 部滑轮A 和B固定在轿厢方2 绳穿过顶部滑轮A 和B同时再穿过顶部滑 轮 C固定在轿厢方从而带动了轿厢的上行运行此类电梯由于结构布置紧 凑因此大大节约了空间具有良好的经济性但这种方案属强制驱动方式 需慎重考虑所需的各类安全装置3.2室内用梯与室外用梯明显不同的是 室内用梯的安装场所在居民的私有空间 要紧 解决了不墅式住宅或低层住宅中的上下楼梯问题 因此与室外用梯相比有明显 不同的特性 大多使用频度低 仅限家庭人员使用 可考虑的技术方案有 座 椅提升机 倾斜

37、提升平台 壁挂式电梯 迷你电梯 整体结构式电梯等 下面 将分不对各种方案给出分析3.2.1关于大多数的不墅住宅而言 最为便捷的一种解决上下楼梯方式确实是加装 座椅提升机 如图3-12 中左图所示为停用时折叠起来的座椅提升机 中图所示 为正常直线段运转的情况 右图所示为在弯道回转的情况 这种方案较为适用于老弱病残人员座椅提升机对原来的楼梯结构几乎没有太多改动只需提供座椅提升机的运行轨道即可座椅提升机的轨道既能够在楼梯靠近墙壁的一侧 也能够在远离墙壁的一侧能够视具体户型和楼梯形式而定座椅提升机的座 位为单人设计空间占用量小专门小的回转半径就能够转弯对楼梯的结构形 式没有过多的限制其折叠式的座椅设计

38、同时保证了住宅的原有使用空间 美中不足的地点是每次只能乘载一人且乘座的时刻较长关于前文所述的不能实现无障碍设计的建筑结构在条件许可的情况下 能够考虑此种方案与室外加装电梯的方案相结合使用图3-12 座椅提升机实例图Fig.3-12 examples of stairway lifts座椅提升机的尺寸较为灵活常见的如图组3-13 所示图中尺寸为英制 其中受到楼梯客观条件限制的是座椅和踏板的尺寸其他如座椅的座高折 叠宽度等能够按照要求选配图3-13 座椅提升机平面图3 n f y 3.2.2与室外用梯中的垂直提升平台的竖直运行轨道不同 倾斜提升平台的运行 轨道是沿楼梯扶手布置 如图3-14 所示为

39、典型的倾斜提升平台图例 能够由图 组3-14 中上图看出 相对座椅提升机而言 倾斜提升平台利用倾斜式踏板和足 够的空间 专门好的解决了乘坐轮椅需求的情况 病员乘梯时 亦能提供伴随人 员陪同 中图则反映了无轮椅的情况下 能够打开折叠式座椅来完成与座椅提 升机相同的功能 如此能够同时为乘坐轮椅的乘客和一般乘客提供一种良好的 服务 在不使用的情况下 如下图所示 通过专门的可折叠设计 能够将其折 叠起来 因此也可不能阻碍原有的室内设计效果 由于这种提升平台的支撑件是 扶手装置 因此需要对扶手做专门的加固处理倾斜提升平台不但能够在直线上运行 而且 如图 3-15 所示 在满足相应 的条件下 也能够实现曲

40、线上运行 提升平台的净尺寸 能够按照特定的要求 来订制 然而最小要保证能够承载一台轮椅车图3-15 倾斜提升平台平面图5 n f d m 图3-14 倾斜提示平台实例图4 s f d m 3.2.3假如乘客有乘坐轮椅的要求 同时住宅的楼梯不能提供倾斜提升平台的回 转空间 同时也不能满足其倾斜运行时的横向空间受原有楼梯宽度限制能 否提供其他的方式呢如图3-16 所示的壁挂式电梯为这种情况提供了专门好的解 决方案 左图为轿厢在底部的情况 中图为轿厢运行至顶端的情况 右图为轿 厢穿层时的情况 能够看出 这种设计独特的电梯没有底坑和机房及井道 主 机能够采纳强制式的驱动方式 安装在轿厢行程的顶部 只要

41、提供一个靠墙壁 的足够的空间 轿厢就能够沿着安装在墙壁上的导轨运行 在两层楼间穿墙而 过 因此轿厢的大小要受到空间的限制 假如不能提供足够的空间 则无法满 足轮椅乘坐者的要求 而且关于与轨道和主机连接的墙壁须做加固处理图3-16 壁挂式电梯实例图6 s f g 图3-17所示为此类电梯的平面图 要求室内存在一个至少为的面积供电梯运行使用图3-17 壁挂式电梯平面图7 n f g 3.2.4与壁挂式电梯的穿墙而过不同 迷你电梯是介于壁挂式电梯和传统电梯之 间的一种形式 在充分利用建筑结构空间方面 迷你电梯的方案也是一种专门好 的选择图 3-18 所示为建筑在住宅内的两种迷你电梯图例 左图所示的电

42、梯构造与 传统的电梯比较而言 除了运行路径相对较低外 几乎没有什么差不 因此具 体建筑的地点要因房制宜 依照具体的房型选建适当的加装位置 以满足不同 的需要 右图所示为在楼梯走道中间有空间的话 则加装图中所示电梯不失为 一种专门好的选择 同时采纳透明的轿厢也不阻碍原有设计的视觉效果 同时由 于安装在室内 较小的运行空间也没有过多的占用原有室内面积图3-18 迷你电梯实例图8 e f 图3-19 所示即为一两层电梯的平面图 m 的外围尺寸能够满 足绝大部分的空间经济利用图3-19 迷你电梯平面图9 s f 3.3其他考虑因素3.3.1在上述的电梯加装方案中 必须要注意一个安全性问题 由于目前我国

43、没 有专门的用于加装住宅梯的标准 因此 加装的住宅梯的一个最差不多的先决条 件是 其安全性至少与常规电梯同样高 为此 关于浅底坑和井道顶部低空间 的安全系统建议有下面的要求16关于34 层高的住宅而言电梯速度宜不大于0.4m/s关于57 层高的 住宅而言电梯速度宜不大于当有人进入井道底坑时 应有一个机械的阻挡装置 在电梯向下时自动地 动作阻止电梯向下运行 并切断电梯的操纵电路 这一点能够在底部井道门开 启时由一个分离的触点来实现 或者通过一个适宜的载荷加在位于井道底的踏 板或踏垫上时来实现当有人走到电梯轿厢顶部时电梯轿厢中的和各楼层的操纵按钮的操纵电 路均应中断电梯检修运行时应在电梯向上运行至

44、机械阻挡器动作后停止 不管是手动的依旧自动的安全系统应在电梯井道门打开时由特定的门触点 动作或底坑中的踏垫或踏板上有载荷时动作只有井道底坑和井道顶部的安全系统在电梯的电气操纵板上均复位了电 梯才能返回到正常状态过去国外在使用无轿门电梯时同意电梯轿厢入口 处提供一个折叠门但电梯速度不得超过s并提供光电管或安全爱护眼 但从安全角度建议使用有轿门的电梯为宜3.3.2关于前述不同的住宅平面结构在加装电梯时的要紧参数建议如表 3-1 所示表3-1 加装电梯的要紧参数建议表楼型额定载荷kg额定速度一梯二户1802500.150.3一梯三户2004000.30.45一梯四户2505000.450.63一梯五

45、户3006300.631.00关于有轮椅需求的电梯来讲额定载荷不应小于 200kg轿厢面积至少 1平方米3.3.3与通常的驱动系统不同的是 要进一步开发成本低 占用空间少和低速使 用的系统 这些系统能够是螺旋驱动 齿轮和齿条驱动 蜗轮蜗杆驱动 固定 滚子链与链轮驱17 所有这些系统中的驱动主机均置于轿厢的顶上 即不必 设机房 然而放置电器操纵箱的空间依旧必要的 其他的如我们前面介绍的卷 筒驱动 用钢丝绳的侧顶式液压驱动等 主机和电控屏能够放在进入大楼入口 处楼梯的底下 驱动系统的进展趋势是采纳永磁无齿曳引驱动的方式 由于无 需蜗轮 蜗杆 齿轮等减速机构 故其效率极高 用电量可较一般的曳引机节

46、省左右 同时无需润滑 消除了油污染和火灾的隐患必须指出的是上面所讨论的考虑因素是针对各种常规的电梯加装方案关于居室内部加装电梯提升机的情况由于其适用场合和技术规范与常规 电梯有专门大不同因此对其的安全性问题应另外制定相应的标准来约束3.3.4由因此在原有住宅的基础上加装电梯 因此不可幸免的要阻碍到原来的住 户 这表现在两方面 即施工时对住户的阻碍和完工后电梯正常运行时的噪音 阻碍在施工方面应该尽可能的先做好前期的预备工作包括对原有住宅结构 和加装电梯方案的认真研究而在具体安装施工时应尽可能的做到快速安装 尽量不搬迁居民 假如需要搬迁时刻也应操纵在几天左右依照瑞典的经验 两周时刻应已足够完成一台

47、梯的加装在电梯的制造与安装上应尽一切方法使机房与井道的噪声降低从而将 所加装电梯对原住户的阻碍降到最小限度如梯机房墙面平顶铺设吸音材料 依照噪声频率选用穿孔纤维板或吸音矿棉板等材料为尽可能降低电梯运行开关门噪声对住户的阻碍在井道的布置上应尽 可能远离卧房起居室而与厨房厕所储藏室楼道垃圾井道等相邻 电梯门不要面向住宅的门窗183.4多层住宅加装电梯推举方案3.4.1关于已有多层住宅加装的电梯其机房形式的选择涉及到了原有建筑本身 及井道的建筑构造建筑成本等问题必须结合具体的条件来具体分析合理选择机房型式以额定载荷 630Kg额定速度 1.00m/s 的标准为例通过对我国现在电梯市场的调查要紧有下面

48、三种方式选择1无机房电梯无机房电梯现在进展势头迅猛该类电梯采纳扁平型永磁同步电机具有 效率高能耗低的特点然而由于其专门结构形式的曳引机大多为国外进口件 因此价格相对较高由于没有机房加装的井道高度可不高于原有住房的高 度 土建实现最为容易 土建成本要比有机房的电梯低 代表产品有KONE 3000e 系列和 Schindler 300P MRLM 电梯系列其电梯井道最小净宽m最小净深1700mm2准小机房电梯上海三菱电梯有限公司提出的准小机房 HOPE 系列电梯 相比于传统机房 电梯 HOPE 电梯的机房仍建筑于机房的顶部 然而机房的平面尺寸只略大于 井道 其机房净宽1610mm 机房净深2500

49、mm 井道净宽1610mm 井道净深3传统有机房电梯以s公司的OTIS3100R电梯为例在额定载荷630Kg额定速度1.00m/s情况下井道净宽1850mm井道净深1850mm机房净宽2400mm机房净深4000 米与无机房电梯比较而言其占用了较大的空间在空间许可的情况下 有机房电梯的一个显著特点是价格较低因此也保有了较强的竞争力3.4.2在第二章的分析中 能够看到 关于上海目前的多层住宅而言 假如要实 现加装电梯的快速 便捷安装 一个前提条件是维持住宅的原有要紧结构 不 对其进行大的改动 而对原有建筑加装电梯 必须给电梯提供一个垂直运行空 间 即井道 依照建筑井道的材料不同 能够分为砖混结构

50、井道 混凝土结构 井道和钢结构井道三种方案上述方案中 砖混结构和混凝土结构井道的施工周期较长 对居民的干扰 大 钢结构型式相对比较理想 能够在工厂分段预制 现场进行拼装 施工周 期短 井道结构重量轻 有利于改善地基承载情况 同时在相同条件下 钢结 构的抗震性能最好 钢筋混凝土结构的较好 而砖石结构的则较弱 需要设置 圈梁等加强措施193.4.3由于加装电梯目前没有成文的技术规范笔者在大量研究国外相关技术的 基础上提出如下的技术规格以供采纳1国外经验及已有住宅的结构推举优先采纳无机房电梯) 电梯的技术参数建议为额定载重量 400kg630kg额定速度为 0.4m/ss关于一梯两户或层高较低的住宅

51、能够取下限为宜) 加建的电梯井道应至少有一侧为透明的或者做加窗处理) 为了减少电梯起制动对居民电网的冲击拖动方式建议采纳变频调速) 由于多层住宅的周边大多已有管道埋设为了不改变已有管道的铺设位置 建议采纳浅底坑或无底坑形式的电梯这种类型需要采取一些专门的安全爱护 措施第四章钢结构电梯井道静力分析在已有住宅上加装电梯 一个显著的特点是要实现快速安装 由于钢结构 电梯井道由于能够在工厂预制 现场拼装 具有专门好的稳定性 相对其它形式 的井道而言 具有专门大的竞争力 国外的许多加装电梯的场所 都运用了钢结 构的电梯井道形式 本章将针对钢结构井道在技术上作出一些定量的分析4.1 电梯的差不多参数本文的

52、研究重点是多层住宅以六层六站层高2800mm 的电梯为例笔 者选择电梯的差不多参数如下电梯自重0 g额定载重m曳引机重量 0 g轿厢净尺寸 1100m 宽 m 深 上下导靴之间的距离0 m 导轨支架间距m井道净尺寸1800m宽 深门洞宽m顶层高3750mm底坑深采纳无机房电梯中心导向井道横断面示意图如图4-1所示图4-1 井道横断面示意图1 h p f s n f 如图 3-6 所示的上置式无机房电梯 其左图与中图的轿厢的悬挂方式17不 同 能够分不简化成如下两种方式图4-2 轿厢悬挂方式示意图2 h s f r 关于轿厢而言 左右两种方式下的受力没有本质差异 然而比较而言 在 电梯运行高度相

53、同的情况下 右图占用了更少的垂向井道空间 因此本文将针 对此种悬挂方式进行分析4.2 钢结构井道的建立4.2.1钢结构是各类工程结构中应用比较广泛的一种建筑结构一些高度或跨度 较大的结构载荷或吊车起重量较大的结构有较大振动或较高温度的厂房结 构要求能活动或经常拆卸的结构在地震多发区的房屋结构以及采纳其他 建筑材料有困难或不经济的结构则可考虑采纳钢结构与其他结构比较而言 钢结构有下列特点20) 钢材重量轻而强度高钢材的容重比比混凝土或其他建筑材料要大 但它的强度却高专门多钢材容 重与屈服点的比值最小 例如 在相同条件下钢屋架重量只有同等跨度钢筋 混凝土屋架的 34因此钢结构比钢筋混凝土结构能承受

54、更大的载荷 跨越更大的跨度2钢材的塑性和韧性好安全可靠钢材质地均匀 各项同性 弹性模量大 有良好的塑性和韧性 为理想的弹 性 塑性体 钢材塑性好 因此 钢结构可不能因偶然的超载或局部超载而突然 断裂 钢材韧性好 使钢结构较能适应振动载荷 地震区的钢结构比其他材料的工程结构更耐震钢结构是一般地震中损坏最小的结构3钢结构工业化程度高施工速度快钢结构由各种型材和钢板组成 采纳机械加工 需在专业化的钢结构工厂制 造尽管有较复杂的机械设备和严格的工艺要求但其制造简便精确度高 能批量生产钢结构的工厂制作工地安装的施工方法可缩短施工周期降 低造价提高经济效益钢结构的工地拼装常用螺栓连接不仅施工速度快方便对已

55、建成的钢结 构也易于拆卸加固或改建4钢材耐腐蚀性差应采取防护措施钢材在潮湿的环境中易于腐蚀 处于有腐蚀性介质的环境中更易生锈 因此 钢结构必须进行防锈处理钢结构的防护可采纳油漆热浸锌或热喷涂铝锌 复合涂层但这种防护并非一劳永逸需相隔一段时刻重新维修因而其维护 费用相对较高4.2.24.2.2.1 结构形式电梯井道能够看作是一种专门的框架结构井道的结构设计能够遵循框架 结构体系的特点同时要考虑井道门等专门结构处理电梯基础平面如图4-3所示电梯井道立面结构形式如图4-4所示图4-3 电梯基础平面图3 n f r 4.2.2.2 要紧参数图 4-4 电梯井道立面图Fig.4-4 e sofsteel

56、 hoistway如图4-4所示电梯井道其竖向立柱长细比不应超过15020即有u0T式中150u0长度系数l构建几何长度T构件截面长度取u0 为0.8l则1400(2800 )375017750T0.81775015094.6圆整到 m材料选取为方钢 1001008考虑到结构的整体稳定性和施工的方便性关于横梁和弦杆参照一般工程用材分不选材为槽12 和槽144.3 电梯载荷作用下的受力分析4.3.1电梯井道是电梯轿厢和对重的运行空间它将分担由导轨支架传递而来的各向作用力本文中采纳的电梯井道导轨支架导轨的关系17示意图如图4-5所示图4-5 电梯井道与导轨的连接示意图5 h p f n n y d

57、 导轨支架用螺栓分不与导轨和井道相连 电梯各种不同工况下的载荷 通过 导靴传递至导轨 继而通过导轨支架传递到井道的梁柱上 一般而言 导轨支 架的间距为 2500mm 或是 3000mm 为了研究的方便 本次设计中导轨支架的 间距取为2800mm4.3.2导轨作为电梯运行系统的要紧部件之一要紧作用有1为轿厢和对重在垂直方向运动时导向限制轿厢和对重在水平方向的移动2安全钳动作时导轨作为被夹持的支撑件支撑轿厢或对重3止由于轿厢的偏载而产生的倾斜依照1电梯制造与安装安全规范中译本中有关规定作用在 导轨上的载荷要紧有1轿厢及其承受的其他部件如柱塞随行电缆的一部分补偿链假如 有他们的重量作用于轿厢本身的质

58、心P2在正常使用和安全装置作用的载荷条件下额定载荷Q 考虑成均 匀分布在最不利的情况下4的轿厢面积3轿厢产生的压弯力FkF1gn (PQ)Fkn式中k1 = 冲击系数,关于低速电梯采纳瞬时式安全钳取值32n= 标准重力加速度取9.81m/s= 导轨数量轿厢导轨和对重导轨分不取2其它同前4带安全钳的对重或平衡重产生的压弯力F1gn Fcn式中qQ)q= 平衡系数一般取0.40.5其它同前5轿厢卸载时作用于地坎的力假设为作用于轿厢入口的地坎中心关于额定载荷小于 2500 公斤的电梯 此力的大小为s0.4gnQ6对重或平衡重的导向力G应考虑质量产生的力的作用点和悬挂情况 关于中心悬挂和导向的对重或

59、平衡重 重力的作用点应考虑相关于其重心的偏差 水平断面上的偏心在宽度 方向至少为% 深度方向为4.3.34.3.3.1 导轨和轿厢的相对位置关系 导轨和轿厢的相对位置关系如图4-6所示图4-6 导轨和轿厢的相对位置关系图6 p n e d 其中Dx = X方向轿厢尺寸轿厢深度Dy = Y方向轿厢尺寸轿厢宽度xcyc = 轿厢中心相对导轨直角坐标系的位置xsys = 悬挂点相对导轨直角坐标系的位置xpyp = 轿厢质量相对导轨直角坐标系的位置xqyq = 额定载荷相对导轨直角坐标系的位置4.3.3.2 不同工况下的载荷组合电梯在不同的使用工况下电梯导轨受到的来自轿厢的作用力各异导轨载荷有着不同的

60、组合方式详见表4-1表4-1 导轨受力组合表工况载荷和外力PQGFSFk(c)正常使用运行中装卸载时安全装置动作安全钳安全阀其中为工况中含有此载荷作用为工况中不含此载荷作用 关于本文研究的无机房电梯而言其导向为中心导向悬挂方式为双点悬挂轿厢的受力简图可简化为如图4-7所示形式图4-7 轿厢受力简图7 h f r 其中导轨位于XOY 平面内 忽略轿厢悬挂点的 Z 向位置偏离 则1 为悬挂点处的反力 , Fy 为由导向力引起的导轨作用力 其他符号意义同 前 P Q 的作用点位置如下p =%5 m , p=10%1400=140mm q21/4参照表4-1的导轨受力组合情况即可求得不同工况下导轨的作