既有多層住宅加裝電梯項目結(jié)構(gòu)安全性后評估

■ 周建武 ZHOU Jianwu 蔡樂剛 CAI Legang 方 林 FANG Lin

0 引言

上海市自2011 年啟動既有多層住宅加裝電梯工作以來，主要經(jīng)歷了3 個階段：①初期嘗試階段（2011—2016 年），解決“能裝”問題；② 政策優(yōu)化階段（2016—2019 年），解決“好裝”問題；③政策提升階段（2020 年至今），解決“快裝”問題。截至2022 年底，上海市加裝電梯已經(jīng)投入運行4 397 臺。在既有多層住宅加裝電梯數(shù)量大幅增長的同時，加裝電梯的安全問題也引起了越來越多的關(guān)注。部分加裝電梯出現(xiàn)不均勻沉降拉裂房屋，受臺風(fēng)、雷雨天氣影響電梯與房屋連接處滲水，玻璃井道玻璃爆裂、高墜等新聞頻頻見諸于報端，引起居民擔(dān)憂。為此，各地已陸續(xù)出臺有關(guān)政策法規(guī)以規(guī)范既有多層住宅加裝電梯的實施，相關(guān)學(xué)者在加裝電梯的建筑布置、結(jié)構(gòu)設(shè)計、推進難點與解決思路等方面也展開了研究[1-6]，但對既有多層住宅加裝電梯項目運行使用后結(jié)構(gòu)安全性評估，目前未見相關(guān)研究。

上海市既有多層住宅最早加裝的電梯已投入使用近十年，鋼結(jié)構(gòu)井道和電梯設(shè)備已進入檢測和維修保養(yǎng)周期，對2011—2022 年間的加裝電梯項目使用運行安全情況進行后評估已經(jīng)迫在眉睫。本文選取上海市144 臺加裝電梯，對既有房屋及加裝電梯進行完損性檢測，調(diào)查既有房屋及井道的傾斜與不均勻沉降情況，評估既有多層住宅加裝電梯項目結(jié)構(gòu)安全性。

1 調(diào)查概況

為確保調(diào)查樣本的多樣性和覆蓋面，本次調(diào)查綜合考慮既有多層住宅建造年代、房屋現(xiàn)狀（傾斜是否超10‰、結(jié)構(gòu)類型、基礎(chǔ)形式等）、井道的結(jié)構(gòu)形式（鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、裝配式等）、外立面材質(zhì)（鋁塑板、鋁板、加氣混凝土板、硅酸鈣板等）等因素，選取144 臺已投入使用的加裝電梯，對其中96 臺開展既有房屋和電梯井道完損性檢測、傾斜測量及不均勻沉降調(diào)查，90 臺開展電梯井道完損性檢測。調(diào)查樣本加裝電梯竣工時間集中在2014—2022年，其中：建造于2016 年之前，未進行房屋安全性論證的電梯3 臺；建造于2017—2019 年，通過安全性論證但無相關(guān)規(guī)范標準論證依據(jù)的電梯60 臺；建造于2020 年之后，依據(jù)加裝電梯相關(guān)規(guī)范標準通過安全性論證的電梯81 臺（圖1）。

圖1 調(diào)查電梯加裝年代分布圖

1.1 既有房屋建筑結(jié)構(gòu)概況

調(diào)查96 幢房屋的結(jié)構(gòu)類型、房屋建造年代、基礎(chǔ)型式分布（圖2～4），大部分為6 層建筑（90%以上），少數(shù)為7 層。房屋承重磚墻一般采用燒結(jié)磚、燒結(jié)多孔磚與混合砂漿砌筑，部分房屋為粉煤灰中型砌塊，少數(shù)房屋采用煤渣磚、粉煤灰小砌塊等砌筑材料。房屋砌筑磚墻、混凝土梁、板、柱、墻等承重構(gòu)件的材料強度離散性較大，砌筑磚抗壓強度在7.1～24.5 MPa 之間，砌筑砂漿抗壓強度在0.9～8.0 MPa 之間，混凝土抗壓強度等級為C10～C30。

圖2 房屋結(jié)構(gòu)類型分布圖

圖3 房屋建造年代分布圖

圖4 房屋基礎(chǔ)形式分布圖

1.2 加裝電梯結(jié)構(gòu)與既有房屋連接

1.2.1 新老基礎(chǔ)連接情況

加裝電梯結(jié)構(gòu)形式以鋼結(jié)構(gòu)為主，個別為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。鋼框架一般為六柱或八柱框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式多采用樁筏基礎(chǔ)。原有房屋基礎(chǔ)持力層一般位于第二層土，埋深在1.5～2.0 m，與新增電梯基礎(chǔ)底板標高接近。為增加基礎(chǔ)的整體性，降低新增結(jié)構(gòu)與原有房屋基礎(chǔ)之間的差異沉降，同時增強基礎(chǔ)抗傾覆能力，新老基礎(chǔ)通常采用構(gòu)造連接，形成一體。根據(jù)原有房屋基礎(chǔ)埋深、基礎(chǔ)底板厚度、外挑尺寸、新增電梯基礎(chǔ)底板厚度與埋深等情況，采用相應(yīng)的新老基礎(chǔ)構(gòu)造連接方式，不同工程案例做法詳見圖5 所示。

圖5 新老基礎(chǔ)連接典型做法

1.2.2 上部結(jié)構(gòu)連接情況

新增電梯上部結(jié)構(gòu)與既有房屋結(jié)構(gòu)要求脫開，但為進一步提高安全性和減小風(fēng)荷載作用下新增鋼結(jié)構(gòu)井道的位移量，通常采用與原有房屋構(gòu)造柱或圈梁水平構(gòu)造連接方式進行加強（圖6）?？紤]沉降變形的影響，節(jié)點板設(shè)置豎向腰形螺栓孔，腰型孔豎向大小可根據(jù)沉降量設(shè)計。

1.2.3 連通部位墻體開洞情況

加裝電梯與既有房屋連通部位不可避免地存在對既有房屋外墻墻體開洞現(xiàn)象，調(diào)查樣本房屋基本利用原有樓梯間窗洞，將窗洞改為門洞。當(dāng)原窗寬不小于900 mm，可滿足通行要求時，新開洞口一般利用原有圈梁和窗洞周邊的構(gòu)造柱，無需加強措施；當(dāng)原窗寬不足時，在新開洞口周邊增設(shè)構(gòu)造柱和過梁，并采用植筋方式與原主體結(jié)構(gòu)連接（圖7）。

2 既有房屋及其加裝電梯完損性檢測

2.1 加裝電梯與主體結(jié)構(gòu)連接部位完損性調(diào)查

對96 臺已投入使用1～7 年的加裝電梯進行既有房屋及加裝電梯區(qū)域的完損性調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容主要為：既有房屋加裝電梯部位墻體開洞及洞口周邊加強情況、開洞墻體周邊損傷情況、樓梯間損傷情況及電梯與主體結(jié)構(gòu)連接部位的損傷和滲漏水情況，了解加裝電梯前后房屋的損壞及損壞發(fā)展趨勢，分析房屋現(xiàn)有損傷是否對其結(jié)構(gòu)安全性造成不利影響。

2.1.1 墻體開洞及洞口周邊加強情況

96 幢房屋中，92 幢房屋的墻體開洞為利用原有外墻窗洞，將原窗洞改為門洞，4 幢房屋將原陽臺護欄改為門洞。墻體新開洞口寬度基本維持在原窗洞寬度，洞口周邊的加強措施設(shè)計多為利用原有圈梁和構(gòu)造柱，未采取加強措施，少數(shù)房屋洞口周邊設(shè)計采用增設(shè)構(gòu)造柱、過梁加固。

2.1.2 開洞墻體周邊及樓梯間損傷情況

加裝電梯部位墻體開洞的影響范圍一般在樓梯間的范圍內(nèi)，加裝電梯施工完成后，樓梯間也會進行必要的整修。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，開洞墻體周邊及樓梯間未見明顯損傷，僅個別房屋樓梯間存在老化損傷，對房屋主體結(jié)構(gòu)的安全性無明顯影響。

2.1.3 加裝電梯與主體結(jié)構(gòu)連接部位損傷和滲漏情況

加裝電梯與主體結(jié)構(gòu)之間主要通過電梯廳連通，連接部位容易受溫度、不均勻沉降等因素的影響而出現(xiàn)開裂，處于室外環(huán)境中的密封膠容易老化開裂，進而引起滲水。雨水一旦滲入，將對電梯井道結(jié)構(gòu)的耐久性產(chǎn)生不利的影響。

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，部分房屋電梯廳存在老化損傷和滲漏情況，存在損傷或滲漏的房屋占比38.5%，大多程度較輕，主要表現(xiàn)為以下幾個問題：① 電梯廳外墻窗洞周邊墻面、縱橫墻交接處等位置存在大面積水漬、涂料開裂；②電梯廳與主體結(jié)構(gòu)相接部位密封膠開裂，與主體結(jié)構(gòu)脫開或輕微脫開；③電梯廳吊頂板存在霉?jié)n、大面積水漬、涂料脫落等滲水現(xiàn)象；④ 少數(shù)井道與房屋相接處存在霉?jié)n、滲水等現(xiàn)象。

2.2 電梯井道完損性調(diào)查

共對90 個加裝電梯井道進行完損情況調(diào)查，調(diào)查結(jié)果如表1 所示。

表1 電梯井道完損性現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，除1 幢房屋井道外觀破損、滲水嚴重和1 幢房屋鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點油漆剝落、銹蝕嚴重外，加裝電梯井道的整體狀況尚可，少量電梯井道鋼構(gòu)件表面油漆剝落、存在輕微浮銹，基坑底面積水潮濕，個別井道內(nèi)壁或屋頂滲水，內(nèi)壁或外觀破損。

3 既有房屋及其加裝電梯井道傾斜與不均勻沉降影響

3.1 既有房屋傾斜測量和不均勻沉降調(diào)查

3.1.1 傾斜測量

共對96 幢房屋進行傾斜測量，其中84 幢有加裝電梯前原始測量數(shù)據(jù)，可進行對比分析。結(jié)果表明：調(diào)查房屋角點棱線的傾斜率在0.1‰～8.3‰之間，部分房屋存在一定的不均勻沉降。將本次調(diào)查傾斜復(fù)測結(jié)果與加裝電梯前檢測數(shù)據(jù)（加裝電梯前已開展房屋檢測）進行對比，對比情況如圖8 所示?？紤]到前后兩次測點部位不完全一致，對比的結(jié)果僅做參考。

圖8 調(diào)查房屋傾斜測量與加裝電梯前檢測數(shù)據(jù)比對情況

房屋的傾斜復(fù)測結(jié)果與加裝電梯前檢測數(shù)據(jù)相比主要存在以下3 種情況。

（1）房屋角點棱線的傾斜率變大，占比26%。既有房屋原傾斜方向為向電梯方向傾斜，加裝電梯后，既有房屋傾斜有所增加。主要出現(xiàn)在2019 年之前加裝電梯的房屋中，傾斜率變化范圍多數(shù)小于1‰。

（2）房屋角點棱線的傾斜方向變化或傾斜率變小，占比18%。既有房屋原傾斜方向為背向電梯方向傾斜，加裝電梯后，既有房屋的傾斜有所減小。

（3）房屋角點棱線的傾斜率無明顯變化，占比56%。加裝電梯對既有房屋的傾斜無明顯影響。

總體上，加裝電梯對既有房屋角點棱線的傾斜率多數(shù)無明顯影響，少數(shù)房屋向電梯方向傾斜有所增加，主要出現(xiàn)在2019 年之前加裝電梯項目中。

3.1.2 不均勻沉降影響分析

通過調(diào)查電梯井道與既有房屋連接部位，如底層地坪相接處、室外地坪、臺階、坡道等部位損傷情況，反映加裝電梯與既有房屋的差異沉降，判斷二者之間是否存在不均勻沉降情況。

調(diào)查結(jié)果表明，全部加裝電梯項目電梯廳底層地坪與既有房屋底層地坪之間均完好，加裝電梯部位室外地坪、臺階、坡道等未見明顯開裂，說明既有房屋的沉降基本穩(wěn)定，加裝電梯采用樁筏基礎(chǔ)，整體沉降量較小，與既有房屋之間無明顯的沉降差。

3.2 電梯井道傾斜測量

共對96 幢電梯井道進行傾斜測量，測量結(jié)果表明，調(diào)查的電梯井道角點棱線的傾斜率較小，在0.1‰～4.0‰之間，平均傾斜率均小于4‰，符合上海市地基基礎(chǔ)規(guī)范的要求，表明上海市加裝電梯沉降控制的設(shè)計標準基本有效。

4 結(jié)論

本文通過對144 臺上海市加裝電梯項目開展調(diào)查，包括既有房屋和電梯井道完損性調(diào)查、傾斜測量、不均勻沉降調(diào)查以及趨勢比對，得出以下主要結(jié)論。

（1）加裝電梯對既有房屋在正常使用條件下的結(jié)構(gòu)安全未發(fā)現(xiàn)明顯的影響；房屋角點棱線的傾斜率多數(shù)無明顯變化，少數(shù)房屋向電梯方向的傾斜率有所增加，但均處于規(guī)范允許范圍內(nèi)；加裝電梯項目電梯廳底層地坪與既有房屋底層地坪之間均完好，與既有房屋之間無明顯的沉降差。

（2）加裝電梯井道結(jié)構(gòu)整體安全可靠，未發(fā)現(xiàn)明顯的不均勻沉降，整體傾斜率控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)。部分房屋電梯與原主體結(jié)構(gòu)連接部位存在損傷和滲漏情況，部分電梯井道坑底存在少量積水，部分井道鋼結(jié)構(gòu)存在油漆剝落、銹蝕，對電梯結(jié)構(gòu)的耐久性產(chǎn)生不利影響，在電梯的日常運維過程中，應(yīng)加強連接部位和電梯井道結(jié)構(gòu)的維護和保養(yǎng)。

（3）既有房屋和電梯井道結(jié)構(gòu)安全性評估結(jié)果表明，上海市加裝電梯的技術(shù)路線整體合理可靠，經(jīng)過安全性論證用于施工的設(shè)計圖紙可滿足加裝電梯所需的安全性要求。