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近期,青岛市住房和城乡建设局发布了《青岛市既有住宅加装电梯工程施工图设计指引》,这一指引引发笔者对既有住宅加装电梯相关问题的一点点思考。起始于加装电梯是否可以与既有建筑设缝脱开的疑问,随着思考的深入,发现在加装电梯与既有结构连接节点的受力计算方面,可能90%以上的人都漏算了水平剪力,因此,会造成一定的安全隐患,包括笔者自己之前也忽略了这个问题。
01 问题
在风荷载或地震作用下,如何有效地将加装电梯所承受的水平力,传递至主体结构?这篇文章中提到,应采取措施确保电梯加装部分所受的水平荷载能够有效地传递至主体结构。通过采取设置水平支撑,以及在节点处增设水平加劲肋的措施,可以确保加装电梯的水平荷载传递至主体结构,但水平荷载最终是由植入原结构的螺杆来承担,那么螺杆的大小是如何计算的?
对于植入原结构的螺杆,通常是这么计算的:计算出钢梁端部的竖向剪力设计值V(Z向),剪力全部由螺杆承担,然后计算螺杆的根数及大小。
然而,这样的计算方式存在一个缺陷,即它忽略了水平方向(X向)的剪力设计值,以及沿钢梁轴向的拉力设计值(Y向)。因此,为了确保连接节点的安全,在计算螺栓承受的剪力时,应考虑这两个方向的受力。
02 分析
如何计算出加装电梯传递至既有结构的水平剪力及轴向拉力设计值?以下方法仅为参考。
在前处理菜单的节点属性选项中,选中“设置支座”功能。将X平动、Y平动、Z平动的刚度值均设定为1000KN/m。请注意,由于实际刚度值未找到相关资料,这个数值并不代表真实的刚度值,仅用于演示。
计算完成后,在三维位移中查看+X风位移。风荷载作用下,顶层位移最大7.99mm。然后,计算风荷载作用下传递至既有结构的水平向剪力设计值Vx=1.5x1000x0.00799=12KN。
采用相同方法可以计算出地震作用下,传递至既有结构的水平向剪力设计值。风荷载及地震作用下的水平剪力,两者取大值。
根据Vz及Vx计算螺杆承受的最大剪力V。
采用相同方法,可以计算出在竖向剪力Vz及轴向拉力Ny共同作用下,螺杆承受的最大剪力。
03 总结
加装电梯与既有结构之间的连接铰接点具有特殊性,区别于常规的铰接点,它不仅需要承受竖向荷载,还需承受水平荷载及轴向拉力。因此,在设计时,必须考虑这两种工况,即Vz及Vx共同作用、Vz及Ny共同作用,两者取最大,以确保连接的安全可靠,避免留下安全隐患。