前文提到加装电梯若不与主体结构相连,抗倾覆很难满足要求。既有住宅加装电梯,可以与既有建筑设缝脱开吗?
有同行在留言中提到,审图时仅要求基础零应力区满足15%即可,对抗倾覆不做特别控制。在地震或风荷载作用下,基础零应力区面积的限值要求,最新解读出炉一文中,笔者对抗倾覆安全系数与基底零应力区的关系进行了推导,并给出了公式:k=3/(2*S0+1),其中k代表抗倾覆安全系数,S0表示零应力区面积占比。根据该公式,当基底零应力区面积为15%时,计算得出的抗倾覆安全系数k=2.31,这一数值大于通常要求的1.5,因此是满足抗倾覆要求的。由此可见,对基础零应力区的限制实际上也间接控制了抗倾覆。
但值得注意的是,基坑基础一般采用筏形基础,此时,情况就有所不同。根据《地基基础设计规范》GB50007-2011的第8.4.2条规定,对于矩形基础,当我们将W=(1/6)*l*b2(其中b为长度,l为宽度)代入该规范中的公式8.4.2时,会发现偏心距e应满足e≤b/60。在这种情况下,筏形基础所允许出现的基础零应力区面积远小于15%,约为1.67%。
在傅学怡大师所著的《实用高层建筑结构设计》一书中,详细阐述了整体抗倾覆验算的方法。其中,抗倾覆力矩MR=GB/2,G,这里的G代表上部结构及地下室基础的总重力荷载代表值(永久荷载标准值+0.5*活荷载标准值),B则表示基础地下室地面的宽度。从该公式可以明显看出,结构的平面尺寸对于抗倾覆性能具有显著影响。
在加装电梯时,为了尽量减小对低楼层住户的影响,电梯的宽度通常只会略微超出井道所需尺寸。然而,在水平荷载,特别是风荷载较大的地区,这种设计往往难以满足抗倾覆的要求。因此,为了提升结构的抗倾覆性能,建议将加装的电梯与主体结构进行连接。
还有同行留言指出:与主体结构相连的节点只传递竖向荷载和弯矩,不传递水平荷载。这一点至关重要,加装电梯本身在风荷载或地震作用下难以独立满足抗倾覆要求。因此,必须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,即“依托”主体结构以增强稳定性,从而防止倾倒。
因此,钢梁与主体结构的连接节点设计显得尤为关键。与普通的钢梁铰接节点仅承受由恒载和活载产生的竖向力不同,加装电梯连廊钢梁,在铰接于主体结构之后,不仅要承受竖向荷载,还需传递地震及风荷载所带来的水平力。
由于普通铰接节点无法承受地震和风荷载作用下的水平力,因此在加装电梯时,对于钢梁与主体结构的铰接节点,必须加强设计以确保其安全性。在此,推荐大家参考山东地区的一本图集——《既有多层住宅加装室外电梯工程设计》L21G501。图集通过设置水平支撑,以及在节点处增设水平加劲肋,个人理解就是为了使水平方向的荷载传递至主体结构,详见下图。