旧楼加装电梯计算书(结构验算)

黄埔大道中99号电梯加建项目计算书1电梯挂钩横梁验算 22连廊加梁设计验算 53承台梁设计验算 84电梯井主体结构有限元分析 124.1荷载组合 124.2计算结果 135基础验算 175.1桩基础 175.2筏板基础方案 186结论 191电梯挂钩横梁设计验算图1-1机房天面吊钩主梁受力示意图图1-1为机房天面吊钩主梁受力示意图。维修设备2t,因此吊钩受到集中力。主梁到受拉力作用。图1-2吊钩主梁简支梁简化图电梯挂钩主梁校核，主梁按照简支梁计算，如图1-2所示。主梁截面尺寸，长度3000mm。主梁体积0.18m3，混凝土强度C25，主梁要承受自身重量及维修设备重量，其中主梁自重0.45t，为梁均布荷载，其中维修设备2t，为集中力，梁受到均布力和集中力的共同作用，梁承受总重量为2.45t。最危险点为中间梁的中点，现按简支梁进行强度验算。梁均布荷载q=梁自重/l=0.45t/3000mm=4.5kN/3m=1.5kN/m梁集中力F1=维修设备重量=20kN按照《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）P40，第6.2.10条，公式（6.2.10-1）横梁按受均布荷载和集中力共同作用下的简支梁计算，则:梁上部纵筋2根，HRB335级，直径14mm；下部纵筋4根HRB335级，直径18mm，箍筋HPB235级，直径8mm，双肢箍，间距100mm。根据《规范》8.2.1，梁构件混凝土保护层厚度为20mm，无预应力钢筋，故6.2.10-1变为：根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）（以下简称《规范》）P40，第6.2.10条，公式（6.2.10-2）受压区高度需满足：无预应力钢筋，故（1）：系数，由《规范》6.2.6条规定，查得，C25混凝土，：混凝土轴心抗压强度设计值，由《规范》4.1.4-1条规定，查得，C25混凝土，b:梁截面宽，b=200mm：普通钢筋抗拉强度设计值，由《规范》4.2.3-1条规定，查得，HRB335级钢筋：普通钢筋抗压强度设计值，由《规范》4.2.3-1条规定，查得，HRB335级钢筋：受拉区纵向普通钢筋截面面积，：受压区纵向普通钢筋截面面积，带入公式（1），得,受压区高度同时要满足其中，：相对界限受压区高度，取，C25混凝土=0.56：界限受压区高度，：截面有效高度：纵向受拉钢筋合力点至截面受压边缘的距离，：未配置预应力钢筋，用代替，为受压区纵向普通钢筋合力点至截面边缘的距离，。因此受压区高度满足规范要求。，因此，机房天面吊钩主梁强度设计满足规范要求。2连廊加梁设计验算（a） 平面图（b） 立面图（在两根悬挑梁之间加入1条横梁，截面高400mm）图2-1连廊加梁设计图本项目拟在连廊四周加设200mm×400mm的悬挑梁，分别与电梯井剪力墙及原建筑物的框架柱连接，如图2-1（a）所示。由于连廊跨径为1.78m，从设计安全角度出发，拟在悬挑梁之间加设1条横梁，横梁尺寸为200mm×400mm。连廊加梁设计如图2-1（b）所示。原悬挑梁总体积=0.56m3，加入中间横梁的体积=0.14m3，混凝土强度C25，连廊横梁总质量=17500N（1.75t），连廊面积3.738m2，连廊自重0.3115t，满载活载2t。梁承受总重量为2.3115t。最危险点为中间梁的中点，现按简支梁进行强度验算。连廊面积：17.8×2.1m=3.738m2连廊厚度0.2m恒载=连廊自重+悬挑梁+横梁自重=（3.738*0.2+0.56+0.14）*25=36.19kN活载=人群活载=20kNQ=恒载+活载=36.19+20=56.19kN均布荷载q=Q/l=56.19/1.78=31.57kN/m按照《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）P40，第6.2.10条，公式（6.2.10-1）横梁按均布荷载作用下的简支梁计算，则:梁上部纵筋2根，HRB335级，直径14mm；下部纵筋4根HRB335级，直径18mm。箍筋HPB235级，直径8mm，双肢箍，间距100mm。根据《规范》8.2.1，梁构件混凝土保护层厚度为20mm，无预应力钢筋，故6.2.10-1变为：根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）P40，第6.2.10条，公式（6.2.10-2）受压区高度需满足：无预应力钢筋，故（2）：系数，由《规范》6.2.6条规定，查得，C25混凝土，：混凝土轴心抗压强度设计值，由《规范》4.1.4-1条规定，查得，C25混凝土，b:梁截面宽，b=200mm：普通钢筋抗拉强度设计值，由《规范》4.2.3-1条规定，查得，HRB335级钢筋：普通钢筋抗压强度设计值，由《规范》4.2.3-1条规定，查得，HRB335级钢筋：受拉区纵向普通钢筋截面面积，：受压区纵向普通钢筋截面面积，带入公式（2），得,受压区高度同时要满足其中，：相对界限受压区高度，取，C25混凝土=0.56：界限受压区高度，：截面有效高度：纵向受拉钢筋合力点至截面受压边缘的距离，：未配置预应力钢筋，用代替，为受压区纵向普通钢筋合力点至截面边缘的距离，。因此受压区高度满足规范要求。，因此，连廊加梁设计满足规范要求。3承台梁设计验算（a）（b）图3-1机房承台梁受力示意图及钢筋配置图（a）受力示意图（b）钢筋配置图图3-1为机房承台梁受力示意图及钢筋配置图。电梯及管线机械设备10t,因此承台梁受到集中力。图3-2吊钩主梁简支梁简化图电梯挂钩主梁校核，主梁按照简支梁计算，如图1-2所示。主梁截面尺寸，长度2600mm。主梁体积0.39m3，混凝土强度C25，主梁要承受自身重量及维修设备重量，其中主梁自重0.975t，为梁均布荷载，其中电梯及管线机械设备10t，为集中力，梁受到均布力和集中力的共同作用，梁承受总重量为10.975t。最危险点为中间梁的中点，现按简支梁进行强度验算。梁均布荷载q=梁自重/l=0.975t/2600mm=9.75kN/2.6m=3.75kN/m梁集中力F2=电梯及管线机械设备重量=100kN按照《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）P40，第6.2.10条，公式（6.2.10-1）横梁按受均布荷载和集中力共同作用下的简支梁计算，则:梁上部纵筋2根，HRB335级，直径20mm；下部纵筋4根HRB335级，直径25mm，箍筋HPB235级，直径8mm，双肢箍，间距100mm。直径根据《规范》8.2.1，梁构件混凝土保护层厚度为20mm，无预应力钢筋，故6.2.10-1变为：根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）P40，第6.2.10条，公式（6.2.10-2）受压区高度需满足：无预应力钢筋，故（3）：系数，由《规范》6.2.6条规定，查得，C25混凝土，：混凝土轴心抗压强度设计值，由《规范》4.1.4-1条规定，查得，C25混凝土，b:梁截面宽，b=300mm：普通钢筋抗拉强度设计值，由《规范》4.2.3-1条规定，查得，HRB335级钢筋：普通钢筋抗压强度设计值，由《规范》4.2.3-1条规定，查得，HRB335级钢筋：受拉区纵向普通钢筋截面面积，：受压区纵向普通钢筋截面面积，带入公式（3），得,受压区高度同时要满足其中，：相对界限受压区高度，取，C25混凝土=0.56：界限受压区高度，：截面有效高度：纵向受拉钢筋合力点至截面受压边缘的距离，：未配置预应力钢筋，用代替，为受压区纵向普通钢筋合力点至截面边缘的距离，。因此受压区高度满足规范要求。，因此，机房天面吊钩主梁强度设计满足规范要求。4电梯井主体结构有限元分析4.1荷载标准组合(a) (b)图4-1电梯整体模型及局部放大显示(a)整体模型（b）局部放大图4-1为黄埔大道中99号电梯加建项目计算模型，电梯井为钢筋混凝土剪力墙结构，混凝土为C25，剪力墙受力主筋HRB400级，连梁受力主筋HRB335级，重力荷载g=10m/s2.纵向荷载共117.18t，包括：电梯井自重105.18t，电梯全部管线及机械重10t，人活载3.5KN/m2,电梯面积5.72m2,人活载共计2t。横向荷载包括：风荷载按广州市50年使用寿命的最大风力概率施加,风压500N/m2，建筑设计抗震设防烈度为7级，模拟汶川地震7.8级地震波施加。荷载组合按照规范公式3.2.3-2计算，永久荷载起主控作用。根据规范，查得，，。计算得，该结构的荷载组合为157.8t。4.2计算结果图4-2电梯纵向荷载作用下应力云图图4-2为该结构在电梯纵向荷载作用下应力云图，最大应力为1.94MPa，设计满足混凝土构件正常使用要求。图4-3风荷载与纵向荷载作用下应力分布图图4-3显示，最危险的截面位于最底层剪力墙中下段，应力为1.98Mpa，考虑荷载组合中永久荷载为主控，设计满足混凝土构件正常使用要求。图4-4风荷载与纵向荷载作用下位移分布图图4-4显示，最大位移位于剪力墙最顶端，为0.118cm。电梯井为剪力墙结构，抗侧刚度较大。图4-5电梯层层间位移角包络曲线施加的地震波为汶川地震某方向波的前5秒，每步0.005s。初次施加地震波，峰值21.4gal。对于9层剪力墙结构而言，最大层间位移出现在第5层。根据《建筑结构抗震设计规范》表5.5.1可知，剪力墙结构弹性阶段的层间位移角限值为1/1000，由图4-5可知，最大层间位移仅有0.2137/1000，预测此结构抗地震能力性能较好。图4-6电梯结构顶点时程位移曲线由图4-6可见，电梯结构顶点位移不足5mm,分析原因可能是本结构为剪力墙结构，整体刚度比较大。5基础验算5.1桩基础方案根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)条文8.5.5规定：单桩承载力应满足公式(8.5.5-1)：Qk=（Fk+Gk）/n≤RaFk=1578kN（经过荷载效应标准组合的作用于桩基承台顶面的竖向力），见4.1小节。Gk=20×3×3.4×2.2=448.8kN（桩基承台自重及承台以上土的自重标准值）拟宜采用旋挖成孔灌注桩共计4根，桩径D为600mm。n=4，单桩竖向抗压承载力特征值Ra=800kN，单桩承载力应经荷载试验确定。Qk=（Fk+Gk）/n=（1578+448.8）/4=506.7kN＜Ra=800kN因此：单桩竖向抗压承载力满足要求。5.2筏板基础方案另一个基础：筏板基础具有减小地基压力，提高地基承载力的调整地基不均匀沉降的能力。试根据《华江花园D栋工程地质勘察报告》（1996-10-11）结合《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)进行计算，结果如下：根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)条文5.1.4规定，在抗震设防区，除岩石地基外，天然地基上的箱形和筏形基础其埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15；电梯井高34.1m，筏形基础埋深应大于2.27m，取2.5m（此埋深应位于第二层岩土层冲积层土）。从施工方便的角度，本项目拟采用平板式筏基，根据经验，最简单的单层建筑筏板基础厚度一般经验取值不小于300mm，每增加一层筏板的厚度不小于50mm。本项目为9层剪力墙结构，本项目拟取板厚为700mm。对于板式筏基，底板伸出的长度，横向不宜大于1000mm，纵向不宜大于600mm。电梯井尺寸是3.0×2.6m，拟取筏形基础尺寸。修正后的地基承载力特征值根据《华江花园D栋工程地质勘察报告》（1996-10-11），第二层岩土层冲积层土粉质粘土密度=1.94g/cm3，：基础地面以下土的重度（kN/m3），，：基础地面以上土的加权平均重度，修正后的地基承载力特征值基础基底净反力为：,满足。根据《华江花园D栋工程地质勘察报告》（1996-10-11），第二层冲积层土的建议承载力标准值fk=160kpa。基础基底净反力超出地基承载力标准值，不满足。综上所述，本项目不能采用筏形基础,结合《华江花园D栋工程地质勘察报告》（1996-10-11）“第四部分工程地质评价及建议”，认为第三层岩土层残积层土是本项目最佳地基持力层，地基应选择桩基础。6结论（1）电梯挂钩横梁采用钢筋混凝土，经过验算满足强度要求。且机房天面吊钩主梁强度设计满足规范要求。（2）本项目拟在连廊四周的悬挑梁处加设中间横梁，横梁尺寸为200mm×400mm，连廊横梁尺寸进行强度计算，强度验算结果合格。（3）黄埔大道中99号电梯加建项目按50年设计等级要求进行荷载组合计算，由有限元分析计算结果显示，钢筋混凝土剪力墙结构电梯结构安全，且能满足抗震设防烈度7级设防要求。（4）根据《华江花园D栋工程地质勘察报告》（1996-10-11）结论显示，本项目宜采用第三层岩土层，即残积土层作为桩基持力层（平均顶面埋深8.47m）。经计算可知,本工程宜采用旋挖成孔灌注桩共计4根，桩径D为600mm，桩长8m，桩尖进入持力层深度为2m，总入土深度为12m。单桩竖向抗压承载力特征值Ra=800kN，经验算可知，单桩竖向抗压承载力满足要求。（5）根据《华江花园D栋工程地质勘察报告》（1996-10-11）结论显示，结合筏形基础地基承载力验算，本项目不能采用筏形基础。二〇一五年十一月九日