本文作者:吉林钢结构施工工程

钢结构电梯框架(古建筑修缮中钢结构电梯框架的应用案例原理)

钢结构电梯框架在古建筑修缮中的应用,通过采用现代结构技术,不仅提高了建筑的安全性和稳定性,还为保护和传承历史文化提供了新的解决方案。案例分析表明,钢结构电梯框架的运用可以有效解决传统木结构电梯因年久失修而导致的安全问题,其轻质高强的特性也有助于减轻对古建筑原有结构的负担。钢结构电梯框架的设计和施工过程中融入了现代设计理念,使其既保留了古建筑的历史风貌,又满足了现代使用需求。

一、钢结构电梯框架的设计

(一)设计方案示例

在古建筑修缮工程中的钢结构电梯框架,如某工程钢框架平面尺寸为5.8m×5m,共5层,总高16.3m,首层高4.3m,2 - 5层均为3m。它由立柱、横腹杆、斜腹杆和斜拉杆组件组成,立柱与横腹杆均为200×200×8.0方管,斜腹杆为100×100×8.0角钢,斜拉杆组件由60×60×3.5的支撑管和70×70×3.5的方管通过M21螺栓连接而成,各杆件材质均为Q235B。

(二)设计依据的规范

在钢结构电梯框架设计时,需依据多个规范,如《建筑结构荷载规范》(GB50009 - 2012)、《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)、《钢结构设计规范》(GB50017 - 2003)、《建筑抗震设计规范》(GB50011 - 2010)、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018 - 2002)、《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205)、《钢结构焊接规范》(GB50661 - 2011)等。

二、钢结构电梯框架的施工流程

(一)深化设计

钢框架杆件加工前,要先对钢框架和施工电梯的附着进行深化设计。根据垂直运输要求确定钢框架总体高度、附着杆数量及附着高度,再依据确定的施工电梯型号及使用期间的荷载对基础、预埋件、各杆件和连接螺栓的规格尺寸,以及斜拉杆斜拉高度进行深化设计。并通过有限元分析(FEA)软件,在最不利荷载下对钢框架、导轨架的强度和稳定性进行验算,根据验算结果调整相关构件的规格和尺寸。

(二)钢构件加工

钢结构根据深化设计图在工厂加工并进行防腐防锈处理。

(三)电梯基础施工

  1. 基础规格及配筋电梯基础尺寸为10m×6m×0.4m(长×宽×厚),配双层双向?12@200钢筋,混凝土强度等级为C30。基础中间部位和南北两侧埋有400mm×400mm×12mm钢板预埋件,配置4根带弯钩的M24地脚螺栓,下部埋入混凝土300mm,上露螺丝长度为100mm。
  2. 施工顺序测量放线→绑扎钢筋→安装模板→安装预埋螺栓,复核→焊接固定螺栓→浇筑混凝土。

(四)安装第一节钢框架立柱

  1. 安装调整螺母并调整标高在4个预埋螺栓上旋入调整螺母并调整其顶部标高至柱脚板下部标高,将钢柱吊至调整螺母上。
  2. 复核并调整柱脚板顶标高及垂直度复核并调整柱脚板顶标高,使用平尺、磁力线坠微调不同方向上的调整螺母,以调整钢立柱垂直度,调整完成后将调整螺母向柱脚板方向拧紧。
  3. 柱脚板灌浆主弦杆调整完成后需及时浇筑柱脚板灌浆层,灌浆层预留厚度为35mm(即不小于调整螺母厚度 + 10mm)。灌浆材料采用流平性能较好的C50微膨胀高强度灌浆料,基础外表面(即灌浆模板内表面)与柱脚板外缘之间须留有适当间距(40 - 60mm),以保证灌浆层的强度和密实度。上下2层立柱之间采用M16螺栓连接。

(五)钢框架横腹杆安装

在横腹杆两端预先焊接连接钢板,将连接板与立杆螺栓孔对准后穿入M16螺栓,拧紧螺母并锁紧螺母。横腹杆与横腹杆间、横腹杆与立柱间连接均采用M16螺栓。

(六)钢框架斜腹杆及斜拉杆安装

  1. 斜腹杆安装斜腹杆与横腹杆侧面连接板采用M16螺栓连接。
  2. 斜拉杆安装拉杆一端与主弦杆连接座在工厂已焊接于钢框架立柱上;另一端通过螺栓与预埋在混凝土基础上的斜拉杆连接座连接。斜拉杆可通过旋转支撑管调节到合适的长度。

三、钢结构电梯框架与框架结构的区别

(一)材料不同

框架结构主要采用钢筋混凝土,而钢结构电梯框架则使用钢材作为主要材料。

(二)设计方法不同

框架结构主要采用重力结构体系,即各个构件之间的连通受力;而钢结构在设计中需要采用桁架结构体系,以便承受大的水平力,并且钢结构还需要考虑温度和防火等问题。

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