老舊小區(qū)住宅加裝電梯結(jié)構(gòu)性能研究

馬曉鵬 范永風(fēng)

（甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730050）

0 引言

老舊小區(qū)住宅加裝電梯可以提高居民的生活舒適度，對小區(qū)的使用功能也有很大的提升作用，是目前老舊小區(qū)改造的方向。本文從加裝電梯的結(jié)構(gòu)方案和加裝電梯技術(shù)設(shè)計兩個方面論述住宅加裝電梯的結(jié)構(gòu)性能。

1 老舊小區(qū)加裝電梯結(jié)構(gòu)方案

1.1 加裝電梯安裝位置選擇

老舊小區(qū)建造的年代不一樣，建筑設(shè)計元素也不一樣，所以單元門出入口的方位是不同的。在加裝電梯位置選擇時應(yīng)根據(jù)不同的建筑物房間布局來決定，同時要減少對原有建筑物的改造。對舊樓進行改造時不能破壞原有的結(jié)構(gòu)形式和原有建筑物的基礎(chǔ)，而且應(yīng)滿足市政規(guī)劃、建筑消防、結(jié)構(gòu)抗震等要求。

老舊小區(qū)住宅的單元出入口多為“Z”型。這種結(jié)構(gòu)形式的住宅，住戶直接通過走廊乘坐加裝的電梯，電梯井道靠近住宅樓放置，可減少對小區(qū)室外面積的占用。井道與住宅形成一體，提升住宅的美觀度[1]。

電梯的安裝位置可根據(jù)不同的住宅結(jié)構(gòu)來進行選擇。第一種形式是住戶從加裝電梯一側(cè)進入，入戶時從另一側(cè)出電梯進入相應(yīng)樓層。第二種形式是住戶沿建筑物長邊進入電梯，到達相應(yīng)樓層后從側(cè)面出電梯。第三種形式是住戶先進入建筑內(nèi)部通過走廊到達電梯，乘坐電梯到達相應(yīng)的樓層。第四種形式較為特殊，有些老舊樓房周圍有附屬建筑或構(gòu)筑物，加裝的電梯離建筑物較遠，這時先進入電梯到達相應(yīng)樓層，然后通過連廊入戶。

加裝電梯結(jié)構(gòu)可分為外裝和內(nèi)裝兩種形式。無論哪種形式的加裝都要考慮住戶的日照量和日照時間是否減少，考慮對公共區(qū)域占用是否會影響住戶的日常生活。當采用外裝時，首先考慮將電梯井道安裝在建筑物的北側(cè)，這樣設(shè)置不會影響居民的采光和日照。如果單元出入口設(shè)置在南側(cè)，只需在北側(cè)填充墻上開電梯門洞，對原有建筑結(jié)構(gòu)改變很小。如果單元出入口設(shè)置在北側(cè)，電梯安裝要留有住戶通行的過道，從二樓開始在北面的墻上施工電梯門洞，電梯井道和建筑物通過連廊連接，這種電梯設(shè)置位置是最為常見的。

1.2 加裝電梯井道的設(shè)計

要縮短老舊樓房加裝電梯的工期，實現(xiàn)成片小區(qū)快速、高效的舊樓改造，首先考慮的問題是保持原有建筑物的結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化。在安裝電梯時首先要有一個支撐轎廂的垂直運輸?shù)木?。井道根?jù)施工材料的不同分為現(xiàn)澆鋼筋混凝土井道、磚砌井道和鋼結(jié)構(gòu)井道三種，前兩種井道需要對混凝土和砂漿進行制備和養(yǎng)護，所以施工時間較長，無法滿足工期的要求?，F(xiàn)階段老舊樓房加裝電梯都是通過鋼結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的，鋼結(jié)構(gòu)井道的部件可根據(jù)設(shè)計的尺寸提前在鋼構(gòu)廠中進行預(yù)制，運輸?shù)浆F(xiàn)場后進行拼裝。這種施工方式施工質(zhì)量高、工期短，相比較鋼筋混凝土井道和磚砌井道自重輕，可減少對井道地基的壓力。

在設(shè)計井道時首先應(yīng)該考慮的問題就是井道的空間和載重量。根據(jù)《住宅規(guī)范》的要求，老舊樓房加裝電梯的額定載重量不應(yīng)小于300kg，轎廂門的凈寬度不應(yīng)小于800mm。對于小區(qū)進行改造時，既要滿足規(guī)范的要求又要考慮單元住戶的人數(shù)和通行流量，在此基礎(chǔ)上使得加裝電梯尺寸合理，降低成本和占地面積[2]。老舊樓房多為五六層的建筑，人流量不大，可設(shè)計成4人乘坐的電梯，轎廂面積設(shè)計為0.85m2，井道空間長1600mm，寬1550mm。電梯凈尺寸長1000mm，寬850mm，電梯門設(shè)計800mm，這樣可以滿足轎廂門不小于800mm的要求，而且可以滿足老人輪椅和兒童自行車的進出要求。加裝電梯的鋼結(jié)構(gòu)井道設(shè)計為1600mm×1550mm，實際占用的室外面積為1900mm×1850mm，占地面積小對住戶的通行不造成困難，對于底層住戶可減少遮擋。對于七八層的老舊樓房，由于樓層較高住戶人數(shù)較多，人流量增加，可考慮安裝額定重量為630kg的電梯，井道空間為1600mm×1900mm。

《民用建筑設(shè)計標準規(guī)范實用手冊》要求電梯結(jié)構(gòu)井道和機房不應(yīng)與主要用房臨貼布置，應(yīng)采取隔振隔聲措施[3]。在加裝電梯時電梯井道和建筑物之間隔一段過道，這樣井道就不會和主要用房相鄰，通過這種設(shè)計就不用在電梯井道外做隔振隔聲措施。電梯井道內(nèi)產(chǎn)生較大噪音和振動的是電梯的機房。電梯機房有三種，第一種是機房布置在井道頂部，稱為上機房；第二種是機房布置在井道底部旁側(cè)，稱為下機房；第三種是機房布置在井道內(nèi)部，稱為無機房。

無機房就是利用較先進的生產(chǎn)技術(shù)，在機房內(nèi)設(shè)備盡量保持原有性能的前提下，實現(xiàn)小型化，消除了傳統(tǒng)頂部或底部的機房。這種機房在電梯井道側(cè)部安裝控制柜、曳引機、限速器等，以滿足客戶對高度和屋頂?shù)奶厥庖?。無機房和有機房比較起來優(yōu)勢較為明顯，首先無機房可以節(jié)省空間；其次由于不需要機房，建筑設(shè)計具有更大的靈活性和方便性；同時，由于機房取消，對于業(yè)主而言，無機房電梯的建設(shè)成本低于有機房電梯。最后無機房電梯可以解決電梯安裝在有效高度的問題，因為無需單獨設(shè)置電梯的主房間，可以有效降低建筑物的高度。同時，在不方便設(shè)置電梯間的地方，安裝電梯可以很好地緩解建筑本身的空間問題。無機房電梯也有自己的缺陷，比如無機房電梯噪聲顯然比有機房大；無機房電梯的舒適度明顯低于有機房電梯；無機房電梯不適用于1.75m/s或以上的高速電梯；同時，有房間的電梯比無機房的電梯在載重量和舒適性方面要好。

1.3 加裝電梯基礎(chǔ)的設(shè)計

在設(shè)計電梯和井道的基礎(chǔ)設(shè)施之前，應(yīng)盡可能多地收集現(xiàn)有建筑物的原始設(shè)計圖紙，對結(jié)構(gòu)性能進行檢測和鑒定?？紤]老舊樓房已使用多年，既有建筑物的結(jié)構(gòu)和管道設(shè)計上可能和原來圖紙存在較大差異，所以在加裝設(shè)計之前應(yīng)對地基土層進行詳細地勘察。

在滿足相關(guān)標準要求的情況下，可按照一個電梯鉆一個勘察孔進行?？辈鞈?yīng)確定不同管道的特性、埋深、路線和工作條件，同時考慮到管道一般埋設(shè)在2m以內(nèi)，如果需要可以部分挖掘以精確定位管線位置。雖然加裝電梯的建筑物一般在8層以下，但是老舊樓房的沉降已經(jīng)穩(wěn)定，電梯井道地基基礎(chǔ)的設(shè)計強度可設(shè)定為丙級[4]。

加裝電梯井道的基礎(chǔ)可分為淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)兩類。以天然地基為基礎(chǔ)的淺基礎(chǔ)通常施工成本較低，但要考慮到淺基礎(chǔ)范圍內(nèi)是否存在管線，如果有埋設(shè)的管線必須提前移動改線。

淺基礎(chǔ)必須用天然地基作為持力層，如果遇到較薄的軟弱土層需將土層挖去，將基礎(chǔ)設(shè)置在承載力較高的原狀土上才能施工。如果軟弱土層超過3m，挖去土層不經(jīng)濟且有安全隱患，這時需要考慮深基礎(chǔ)。老舊小區(qū)住宅基礎(chǔ)坐落在地基土上的時間較長，沉降基本穩(wěn)定，但是新建的井道有一定重量，后期會出現(xiàn)幾厘米甚至十幾厘米的沉降，這樣連接井道和建筑的連廊就有傾斜、開裂的危險。

加裝電梯較為常見的是深基礎(chǔ)，深基礎(chǔ)以樁基礎(chǔ)為主。樁基有多種形式，可根據(jù)地層條件和當?shù)亟?jīng)驗選擇。應(yīng)該指出，安裝電梯的地點一般都很窄，大型設(shè)備進入現(xiàn)場操作很困難，對施工過程中的噪聲、振動有一定要求，對泥漿護壁鉆孔灌注樁中泥漿的排出要求也很嚴格，所以泥漿護壁鉆孔灌注樁由于受環(huán)境的限制，一般不能采用，而錘擊沉樁噪聲的影響難以接受。根據(jù)老舊小區(qū)電梯安裝的環(huán)境要求，人工挖孔灌注樁、靜壓預(yù)制樁、微注漿鋼管樁、樹根樁在施工過程中無噪音、無振動而且樁基沉降量很小，可以很好地解決新建立井的沉降和傾斜問題。

2 老舊小區(qū)加裝電梯技術(shù)方案設(shè)計

2.1 人工挖孔灌注樁

對舊建筑加裝電梯的改造施工中，對增加井道的沉降要求是嚴格的。人工挖孔灌注樁很多都設(shè)計成端承樁，地下深層的卵石層或基巖可以為人工挖孔灌注樁提供更好的樁端承載力，人工挖孔樁的選擇可以滿足沉降要求。加裝電梯均設(shè)置在原住宅外，由于場地條件狹窄，不宜使用大型樁基施工設(shè)備，因此，樁基施工多采用人工挖孔樁施工技術(shù)。該工藝具有易處理復(fù)雜地層、挖孔直觀、易檢查、質(zhì)量高、承載能力強、施工無噪音、對住戶干擾小、設(shè)備簡單、對原建筑或管道無損傷等優(yōu)點[5]。

首先，根據(jù)建筑物的軸線位置和混凝土灌注樁的平面布置，對灌注樁在現(xiàn)場的位置進行全面測量。現(xiàn)澆鋼筋混凝土灌注樁的樁位放樣是用白灰點確定樁位，再用短木棍插入地面進行標識，樁位允許偏差為20mm，從上到下人工用鎬、鍬挖掘，堅硬的土層用錘子或釬搗碎繼續(xù)挖土。挖土?xí)r必須先挖中間部分，再挖周邊，有效控制斷面尺寸。開挖時要保證側(cè)壁光滑平整，底面水平。為了防止在開挖過程中發(fā)生塌方，按照設(shè)計要求每開挖一段土層必須做護壁，護壁有磚砌護壁和混凝土護壁兩種，現(xiàn)在常見的是混凝土護壁，每層護壁高度不大于1.2m，護壁混凝土強度不低于C25，澆注護壁混凝土?xí)r分層澆注并搗實，確保護壁穩(wěn)定。

其次，為了使灌注樁鋼筋籠具有足夠的剛度，防止鋼筋籠起吊時的扭歪變形，在主筋內(nèi)側(cè)每2m設(shè)置鋼筋直徑為16的加強箍筋。在放入鋼筋籠子之前，綁上控制鋼筋保護層厚度的塑料卡。安放鋼筋籠時，對準孔的位置，慢慢下沉，避免碰觸孔壁造成塌孔和虛土。鋼筋籠安裝完成后，應(yīng)檢查樁孔孔底虛土厚度。如果厚度超過設(shè)計要求，應(yīng)重新清理，直至合格，并在保證樁孔直徑、深度滿足設(shè)計要求后澆筑混凝土?；炷翝沧⒉捎脤?dǎo)管下料，嚴禁在孔內(nèi)往下鏟或傾倒混凝土材料，以免產(chǎn)生離析現(xiàn)象，影響混凝土的整體強度。人工挖孔灌注樁施工完成后，在樁身強度達到設(shè)計要求后，要進行靜載試驗和樁身完整性試驗，這兩項試驗應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范的要求。

2.2 電梯底坑

電梯底坑施工需要開挖基坑，一般深度約為2m，然后在更換或改移各種管道線路后完成基坑結(jié)構(gòu)的澆筑，但是各種管道和線路的改移是非常困難的。為了解決這些問題，在電梯底坑施工時需要推廣“淺底坑”技術(shù)?！皽\底坑”技術(shù)主要解決地下管線移位難題，盡量不移位或少移位。這樣，可以減少土方開挖及其淤泥污染，減少深基坑開挖引起的安全問題，大大加快電梯安裝施工，降低對小區(qū)環(huán)境的影響。如果底坑在地面以下為0.5m或更淺，且已在各種現(xiàn)有管線之上，則設(shè)置剛性筏板基礎(chǔ)，并使用樁基礎(chǔ)穿過這些管道。只要能保證管道的正常使用和后期維護，就可以不更換或改變管道位置。在各種管道的現(xiàn)行規(guī)范中，僅燃氣管道不允許從建筑物和大型構(gòu)筑物下部穿越。為保證淺底坑以下管道的安全，開挖方式為人工開挖。應(yīng)首先開挖暴露的管道，并在其上增加保護鋼管。地基基礎(chǔ)豎向承載力和水平側(cè)向阻力能力較弱，應(yīng)采用樁基礎(chǔ)。

2.3 裝配式電梯井道

在老舊樓房加裝電梯的設(shè)計中，大部分采用的是鋼結(jié)構(gòu)井道。鋼結(jié)構(gòu)井道自重輕，可減少對地基的壓力，但是鋼結(jié)構(gòu)本身有一些缺陷比如需要定期維護，而且維護成本較高。近年來裝配式建筑的蓬勃發(fā)展，老舊樓房加裝電梯時也可采用這種模式。組成混凝土井道的部品和部件在工廠中進行加工和制作，可提高構(gòu)件的整體質(zhì)量，節(jié)約材料，減少現(xiàn)場的模板使用量和建筑垃圾以及揚塵的出現(xiàn)。預(yù)制鋼筋混凝土井道和鋼結(jié)構(gòu)井道相比較，施工速度不相上下，但具有防火、防腐、后期維護簡單、成本低等特點。

裝配式預(yù)制混凝土電梯井道作為一個整體，包括住宅小區(qū)內(nèi)澆筑和工廠預(yù)制兩部分。現(xiàn)場澆筑部分包括人工挖孔灌注樁、混凝土底坑、廊道底板、入口臺階、坡道等。預(yù)制件包括預(yù)制混凝土井道壁、廊道板、廊道框架、井道頂板。預(yù)制構(gòu)件需要在工廠組裝，形成單元組合件。該系統(tǒng)既能充分發(fā)揮傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，又能實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)、初步安裝和現(xiàn)場組裝安裝。預(yù)制井道墻板在安裝過程中采用鋼筋套筒灌漿連接。這種連接形式主要用于加裝電梯構(gòu)件的豎向連接，鋼筋灌漿套管埋入井壁構(gòu)件下部縱向鋼筋的相應(yīng)位置。若采用外飾面一體化安裝，則應(yīng)在井內(nèi)側(cè)設(shè)置灌漿套管進出口孔；如果外表面最后安裝，套管的孔可以向外側(cè)，以便對套管進行灌漿。

電梯井道的安裝分為預(yù)制廠組裝和現(xiàn)場組裝兩種。在預(yù)制廠組裝各類構(gòu)件，組裝前應(yīng)按電梯井的尺寸制造底座，設(shè)置井道壁板的位置，臨時支撐等工程所需的孔位置，應(yīng)用斜撐在底座上臨時固定墻板，斜撐桿的個數(shù)應(yīng)大于2根，位于部件的同一側(cè)，且桿和平面的角度大于60°。利用靠尺隨時檢查墻壁的垂直度，保證墻壁的垂直。吊起過程基本上與普通墻板吊起過程一致，但吊起位置完成后不增加斜支撐，利用對拉螺栓與井背墻板連接，對拉螺栓大于2根，在構(gòu)件上均勻配置對拉螺栓，全部安裝完成后，取下井道背后墻板的斜支撐。井道四壁臨時支撐及相互定位完成后，將井道壁板四個相交角處的臨時支撐模板連接并現(xiàn)澆，這樣就完成一層井道的拼裝。

井道組裝完成后，整體運輸至現(xiàn)場。由于構(gòu)件組合成立方體，解決了豎向構(gòu)件在小區(qū)站立的問題，減少了施工現(xiàn)場構(gòu)件臨時堆放。預(yù)制構(gòu)件在和現(xiàn)場現(xiàn)澆構(gòu)件結(jié)合時采用鋼筋灌漿套筒連接，主要連接電梯井道壁板和電梯底坑。電梯井安裝完畢，結(jié)構(gòu)牢固后，拆除井道四壁間臨時拉桿。

老舊小區(qū)后期加裝電梯時對于電梯軌道安裝精度要求很高，采用后期統(tǒng)一安裝。因此，電梯軌道和管道的統(tǒng)一安裝應(yīng)在電梯井道安裝完成且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后進行，以確保電梯后期穩(wěn)定運行。連廊板與兩側(cè)連接所需的框架梁一起預(yù)制，局部現(xiàn)澆連接由梁端的U形環(huán)緊固鋼筋、預(yù)制井道壁板和連廊框架的U形圈緊固鋼筋組成。

3 結(jié)束語

住宅改造中加裝電梯是對老舊小區(qū)功能提升的重要舉措，本文從加裝電梯的結(jié)構(gòu)方案和加裝電梯技術(shù)設(shè)計兩個方面論述了住宅加裝電梯的結(jié)構(gòu)性能。在結(jié)構(gòu)方案研究中主要探討加裝電梯安裝位置的選擇、加裝電梯井道的設(shè)計和基礎(chǔ)的設(shè)計，在技術(shù)設(shè)計研究中主要討論常見的人孔挖孔灌注樁和較為先進的底坑施工及裝配式電梯井道施工。在后期的研究中我們會不斷完善結(jié)構(gòu)方案和施工技術(shù)措施，使得老舊小區(qū)住宅加裝電梯結(jié)構(gòu)性能得到進一步提升。