光學(xué)實驗樓加裝電梯改造設(shè)計方案的選擇

俞麗華 龐志剛 王 健

(中國計量科學(xué)研究院，北京 100000)

1 項目背景

中國計量科學(xué)研究院和平里院區(qū)光學(xué)樓始建于1970年，為磚混結(jié)構(gòu)，地上3層，地下局部1層，總建筑面積為 3 436 m2。光學(xué)樓內(nèi)設(shè)置光度實驗室、輻射度/色度實驗室、材料光學(xué)與光譜實驗室、激光輻射實驗室等光學(xué)實驗室，主要從事光學(xué)計量標準的研究，我國光學(xué)基準裝置的研制和基準的建立與保持等重要工作。

該樓建設(shè)年代較久，為滿足光學(xué)科技水平飛速發(fā)展對實驗室環(huán)境需求進一步提升的要求，同時，由于檢測工作和科研實驗需求，各實驗室需經(jīng)常性運輸質(zhì)量較大的光學(xué)儀器與設(shè)備，故而考慮對光學(xué)樓進行整體修繕改造工作，并加裝一臺客貨兩用電梯。由于光學(xué)計量與科研所用精密儀器具有振動敏感特性，加裝電梯的位置選擇與設(shè)計方案成為本項目的重點工作之一。

2 加裝電梯位置的選擇

本項目加裝電梯位置的選擇應(yīng)考慮以下幾點因素：遠離振動敏感實驗室；徹底解決較重儀器設(shè)備運輸問題；技術(shù)方面具有可操作性等。

目前我國老舊小區(qū)住宅樓加裝電梯，大多數(shù)都采取單獨增加電梯井，與樓梯休息平臺相連接的方式[1]，該方案雖在設(shè)計施工方面易于實現(xiàn)，但由于在乘坐電梯后仍然需要步行半層樓高，不能徹底解決本實驗樓內(nèi)較重儀器的運輸問題。若仍考慮樓梯間位置空間，可將現(xiàn)有樓梯全部拆除，利用其空間重新布置樓梯及電梯井。但此方案不僅需要根據(jù)規(guī)范和設(shè)備規(guī)格核算空間尺寸是否滿足樓梯和電梯空間需求，同時由于拆除、新建規(guī)模較大，對原磚混結(jié)構(gòu)有較大影響，因此，在有其他方案的情況下，不考慮該方案。

由于光學(xué)樓各層走廊兩端均為實驗室，若不利用樓梯間空間，并保證電梯入口直接位于各層平臺，則需考慮犧牲各層相同位置的某一房間/空間作為電梯井或外掛電梯通道。在同時考慮遠離振動敏感實驗室和盡量不占用現(xiàn)有實驗室兩個因素的情況下，將電梯井或外掛電梯通道的位置優(yōu)先考慮光學(xué)樓各層衛(wèi)生間位置。

光學(xué)樓內(nèi)各層僅有一個男衛(wèi)生間和一個女衛(wèi)生間，平面布置圖如圖1所示。該樓衛(wèi)生間空間狹小，其改造也是本項目的一個重要內(nèi)容，可結(jié)合加裝電梯一并考慮?？紤]到電梯空間的占用，為有效擴大衛(wèi)生間面積，可將衛(wèi)生間分層設(shè)置，即將每層原有的兩個衛(wèi)生間合并為一個。由于該樓工作人員中男性比例較大，因此將1，3層衛(wèi)生間設(shè)為男衛(wèi)生間，將2層衛(wèi)生間設(shè)為女衛(wèi)生間。

3 電梯設(shè)計方案的確定

若考慮將電梯井置于建筑物內(nèi)，有圖2，圖3兩種設(shè)計方案可供選擇。兩者不同的是，方案一不需要衛(wèi)生間外擴，利用現(xiàn)有建筑物空間加裝電梯并保留衛(wèi)生間功能；方案二將衛(wèi)生間外墻外擴，以擴大衛(wèi)生間使用面積，達到同時改造衛(wèi)生間的目的。因此，在此兩種方案中，優(yōu)選方案二。若考慮將電梯外掛，方案三如圖4所示。由于該方案中僅有電梯通道占用衛(wèi)生間空間，因此，衛(wèi)生間的使用空間仍然較大，能夠滿足使用需求。

將方案二和方案三進行比較：1)兩者均能滿足衛(wèi)生間使用需求；2)兩者均需改變建筑外觀，使建筑外形局部突出，效果圖詳見圖5，圖6；3)方案三的電梯運行位于建筑外部，其振動對建筑的影響較小。但由于需要考慮樓體地基結(jié)構(gòu)位置，避免電梯基礎(chǔ)對其影響，需在樓體與電梯井之間安裝鋼820 mm長的鋼結(jié)構(gòu)通道，如圖4所示。綜合考慮兩個方案，雖然兩者都需要將外墻局部外擴，但方案二外擴尺寸為1 800 mm，方案三外擴尺寸為3 720 mm，方案三對建筑外形影響較大。在振動影響方面，雖然方案三中電梯的運行對建筑的振動影響較小，但方案二通過結(jié)構(gòu)處理，如做減振基礎(chǔ)等，也可以減小電梯運行的振動影響。因此，本項目最終決定選用方案二。

4 施工圖設(shè)計要點

本項目在電梯安裝位置確定后，施工圖的設(shè)計主要需要考慮拆除部分對原有結(jié)構(gòu)的影響、新建部分與原有結(jié)構(gòu)的連接，以及加裝電梯的減振、節(jié)能設(shè)計等。

4.1 結(jié)構(gòu)及加固

既有建筑加裝電梯，其本質(zhì)是電梯部分的荷載施加在電梯框架上，然后將其傳導(dǎo)至原有主體結(jié)構(gòu)，對結(jié)構(gòu)的影響在很大程度上與構(gòu)件之間、單元之間的連接組合有關(guān)[2]。由于光學(xué)樓原設(shè)計為磚混結(jié)構(gòu)，在新增電梯井道設(shè)計時仍采用該種結(jié)構(gòu)方式。如圖7所示，在電梯井道的北側(cè)、南側(cè)和東側(cè)，以及突出外墻處新增承重墻體(圖中由粗實線所示)。在原有樓板開洞后，將板中的鋼筋錨入新增墻體的樓層圈梁中。新、舊墻體連接處設(shè)置鋼筋混凝土圈梁(圖中由虛線所示)和構(gòu)造柱。地基采用局部筏板基礎(chǔ)并設(shè)防水板與原有結(jié)構(gòu)可靠連接，既能保證豎向荷載的可靠傳遞，又避免了對原有結(jié)構(gòu)條形基礎(chǔ)的影響，詳見圖8。

4.2 電梯減振與節(jié)能

本項目在設(shè)計時充分考慮了電梯的減振。首先，應(yīng)選用相應(yīng)參數(shù)小于國家標準《電梯技術(shù)條件》規(guī)定的垂直振動最大峰值和水平振動最大峰值的電梯產(chǎn)品。其次，在電梯底部加設(shè)彈簧支座裝置，能夠減弱電梯運行過程中動荷載持續(xù)對建筑主體結(jié)構(gòu)的影響，同時增加電梯使用舒適性。另外，要考慮電梯噪聲的控制，應(yīng)符合規(guī)范要求。

在電梯節(jié)能設(shè)計方面，要求轎廂內(nèi)照明、風(fēng)扇及外呼盒操縱箱顯示在設(shè)定時間內(nèi)不運行會自動關(guān)閉，有人按動按鈕時自動開啟；在曳引技術(shù)、門機技術(shù)和控制技術(shù)方面優(yōu)先選用相應(yīng)節(jié)能技術(shù)并采用能量反饋系統(tǒng)。

5 結(jié)語

通過對光學(xué)實驗樓實際使用情況及特點進行分析，確定該樓加裝電梯的位置以解決光學(xué)儀器及設(shè)備運輸?shù)膯栴}，同時解決了該樓衛(wèi)生間改造的問題，并給出了結(jié)構(gòu)設(shè)計要點，為類似的老舊樓改造提供了相應(yīng)參考。