劉 瓊,陳雄輝,陳 浩,2,侯雄信,王江營(yíng),2
(1.湖南建工集團(tuán)有限公司,湖南 長(zhǎng)沙410004;2.長(zhǎng)沙市新型裝配式建筑技術(shù)創(chuàng)新中心,湖南 長(zhǎng)沙410004)
電梯是現(xiàn)代建筑必不可少的設(shè)備之一,許多專(zhuān)家對(duì)電梯井施工進(jìn)行了研究[1]。戴岳成[2]針對(duì)高層建筑電梯井施工存在空間狹小、工序復(fù)雜、施工風(fēng)險(xiǎn)大、人力物力投入多等不足之處,研發(fā)了一種電梯井自動(dòng)提升組合模板體系,可很好地改善現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)。田承堯等[3]結(jié)合滁州原創(chuàng)科技城高層項(xiàng)目,提出了可適用于電梯井施工的半自動(dòng)內(nèi)模板提升系統(tǒng),對(duì)其14 個(gè)技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)介紹,并從安全、經(jīng)濟(jì)、適用等角度進(jìn)行了論證。吳麗青[4]針對(duì)電梯井改造建設(shè)需求,采用了梁、柱等結(jié)構(gòu)粘鋼加固方法,其具有成本低、速度快、效果好的特點(diǎn)。羅繼振等[5]為了降低高層建筑電梯井施工風(fēng)險(xiǎn)和建設(shè)成本,提升工作效率和質(zhì)量,采用了增設(shè)臨時(shí)混凝土薄板的工藝方法,并結(jié)合具體工程對(duì)其操作注意事項(xiàng)進(jìn)行了論述。
綜上所述可知,傳統(tǒng)框架、框架-剪力墻等結(jié)構(gòu)體系電梯井施工存在安全風(fēng)險(xiǎn)大、工程質(zhì)量低、施工速度慢、建設(shè)成本高、不利于節(jié)能環(huán)保等不足。此外,電梯設(shè)備一般在井道施工結(jié)束后才采購(gòu),造成電梯召喚盒、層間顯示盒等留洞位置均需現(xiàn)場(chǎng)在磚砌井道或預(yù)制墻板井道上后期進(jìn)行開(kāi)洞處理,增加了現(xiàn)場(chǎng)工作量,并影響施工質(zhì)量。
為此,陳浩等[6]依托全國(guó)裝配式建筑科技創(chuàng)新基地和長(zhǎng)沙市新型裝配式建筑技術(shù)創(chuàng)新中心,基于模塊化裝配式建筑產(chǎn)品理念和混凝土配套結(jié)構(gòu)技術(shù)體系,研發(fā)了層疊式模塊化預(yù)制混凝土電梯井及其連接裝置[7],本文將對(duì)這種新型預(yù)制混凝土電梯井的設(shè)計(jì)原理、連接方式及工程應(yīng)用進(jìn)行論述。
預(yù)制混凝土電梯井受力原理類(lèi)似于體育器材-木質(zhì)“跳箱”,即根據(jù)建筑層高及吊裝重量限制等要求,將電梯井道在豎向分為2~3 節(jié),每節(jié)之間采用企口構(gòu)造,從下至上、層層壘疊組成每個(gè)樓層完整的電梯井道,然后再與每個(gè)樓層支承其重量的樓面梁一起形成層疊式模塊化預(yù)制混凝土電梯井技術(shù)體系,如圖1 所示,圖中:1 吊孔、2 電梯井上節(jié)模塊、3 電梯井下節(jié)模塊、4 預(yù)留洞、5 樓面板、6樓面梁、7 波紋管、8 螺紋套筒。
圖1 預(yù)制混凝土電梯井設(shè)計(jì)原理圖
預(yù)制混凝土電梯井為非承重預(yù)制部件,它的主要作用是替代框架、框架-剪力墻等結(jié)構(gòu)體系中傳統(tǒng)磚砌或其他預(yù)制墻板電梯井道。
工民建電梯根據(jù)用途可將其分為乘客電梯、載貨電梯、客貨電梯、住宅電梯、觀光電梯、病床電梯等類(lèi)型。電梯主要設(shè)計(jì)參數(shù)為額定載重量和額定速度,電梯井道尺寸需根據(jù)其型號(hào)來(lái)確定,通常電梯轎廂尺寸與其額定載重量成正比,即額定載重量越大電梯轎廂尺寸越大。電梯由于主機(jī)位置和繩輪布置的不同,其平衡裝置分為對(duì)重側(cè)置式和對(duì)重后置式,這兩類(lèi)電梯的井道長(zhǎng)、寬方向不同,對(duì)重側(cè)置式電梯平行門(mén)寬的方向是長(zhǎng)向,對(duì)重后置式電梯垂直門(mén)寬的方向是長(zhǎng)向??芍?,電梯井道平面尺寸主要由額定載重量和平衡裝置布置方式共同決定。
綜合考慮建筑物層高、建筑面積、使用性質(zhì)、平面布局和電梯設(shè)備的額定載重量、平衡裝置布置方式等因素,可設(shè)計(jì)出不同序列的預(yù)制混凝土電梯井道標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)格,如表1 所示。表中,3560mm、3260mm、2960mm 三種井道高度分別對(duì)應(yīng)不同層高,井道筒體可為單筒、雙筒或多筒組合。
序列號(hào) 井道寬×深凈空(mm) 井道高度(mm)3560 60 系列 1700×1850 3260 2150×1550 2960 3560 80 系列 1850×2000 3260 2150×1950 2960... ... ...3560 200 系列 2550×2700 3260 2300×3150 2960
預(yù)制混凝土電梯井在選擇材料時(shí),應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)。
(1)井道結(jié)構(gòu)應(yīng)具有整體性,工廠一次成型,滿足功能完整性要求。
(2)井道需具有一定強(qiáng)度,滿足運(yùn)輸、吊裝、安裝、錨固等要求。
(3)滿足隔音、防火、防水等性能指標(biāo)要求。
(4)材料可就地取材,滿足環(huán)保要求。
綜合考慮后,電梯井選用C30 普通混凝土。為減輕自重,井壁采用類(lèi)似“三明治墻體”做法,井壁厚200mm,中間填充80mm 厚XPS 擠塑聚苯板,同時(shí)還可起到隔音的作用,兩側(cè)每邊靠外側(cè)配置Ф6mm@200mm×200mm 單層鋼筋網(wǎng),起到抗裂和增強(qiáng)整體性的作用;在預(yù)制混凝土電梯井道四角和電梯軌道安裝連接件的部位,預(yù)制混凝土電梯井道壁內(nèi)設(shè)置暗柱,保證預(yù)制混凝土電梯井道的整體性和電梯軌道安裝的便捷性和可靠性;每節(jié)預(yù)制混凝土電梯井道壁頂面四角預(yù)埋有底部帶孔吊裝錨釘H6000-3.0-65。
圖2 為預(yù)制混凝土電梯井連接設(shè)置示意圖,圖中:1-8 與圖1 相同,9 砂漿、10 鋼筋、11 擠塑板、12 螺栓、13 連接件。由圖2 可知,其連接設(shè)置共有上、中、下三個(gè)部位,上部(圖2(a)A 處)是電梯井頂面與上樓面梁底部連接,中部(圖2(a)B 處)是上、下節(jié)電梯井連接,下部(圖2(a)C 處)是電梯井底面與下層樓面板頂部連接。
圖2 預(yù)制混凝土電梯井連接設(shè)置
預(yù)制混凝土電梯井頂面設(shè)置有20mm 厚難燃型聚苯板隔離層與上層樓面梁底面脫開(kāi),采用后置錨固式拉結(jié)筋與上層樓面梁進(jìn)行拉結(jié)連接,既保證預(yù)制混凝土電梯井限位,又不改變主體結(jié)構(gòu)樓面梁受力特性,如圖2(b)所示。
上、下節(jié)預(yù)制混凝土電梯井之間采用企口構(gòu)造,結(jié)合面采用20mm 厚不低于M15 水泥砂漿層進(jìn)行粘接,并利用井壁內(nèi)側(cè)端部預(yù)埋的M16 螺紋鋼套筒,采用鍍鋅鋼板連接件和不銹鋼螺栓進(jìn)行連接固定,如圖2(c)、(d)所示。
預(yù)制混凝土電梯井直接擱置在下層樓面梁頂部,結(jié)合面采用20mm 厚不低于M15 水泥砂漿層調(diào)平和粘結(jié),利用井壁內(nèi)側(cè)底部預(yù)埋的M16 螺紋鋼套筒,采用鍍鋅鋼板連接件和不銹鋼螺栓將下節(jié)電梯井與樓面梁進(jìn)行連接固定,保證二者之間不發(fā)生相對(duì)水平位移,如圖2(e)、(f)所示。
2020 年4~12 月,在湖南創(chuàng)意設(shè)計(jì)總部大廈項(xiàng)目A棟,安裝了層疊式模塊化預(yù)制混凝土電梯井,該棟建筑為裝配整體式框架剪力墻結(jié)構(gòu),高59.5m,16 層,總建筑面積12525.20m2,整體裝配率79%。
現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝流程為:準(zhǔn)備工作→定位放線→井底坐漿→位置標(biāo)高復(fù)核→下節(jié)電梯井起吊→位置、標(biāo)高復(fù)核→位置、標(biāo)高確認(rèn)→下節(jié)電梯井安裝→上節(jié)電梯井安裝→摘鉤重復(fù)工序。
準(zhǔn)備工作環(huán)節(jié),應(yīng)對(duì)樓面基層進(jìn)行清理、充分濕潤(rùn),砂漿找平層采用1∶1 水泥砂漿,強(qiáng)度等級(jí)≥M20,厚度為20mm。根據(jù)縱橫向定位線實(shí)測(cè)復(fù)核平面位置,允許偏差為±5mm;根據(jù)標(biāo)高基準(zhǔn)線實(shí)測(cè)復(fù)核砂漿找平層頂面標(biāo)高,允許偏差為±3mm。在下節(jié)電梯井落位時(shí),可使用撬棍調(diào)節(jié)電梯井位置,緩慢落位,用2m 靠尺和塞尺檢查內(nèi)腔四個(gè)方向的平整度,平整度控制在8mm 以內(nèi)。當(dāng)上、下兩節(jié)電梯井落位后,用批灰刀清理多余砂漿,抹平灰縫。
對(duì)于上節(jié)電梯井頂梁安裝,首先在上節(jié)電梯井頂面靠?jī)?nèi)鋪設(shè)180×20mm 阻燃型擠塑板,梁底支撐標(biāo)高調(diào)好后,將預(yù)制疊合梁吊裝安放在上井筒位置,使用撬棍調(diào)節(jié)預(yù)制梁位置,緩慢落位,用2m 靠尺和塞尺檢查內(nèi)腔四個(gè)方向的平整度,平整度控制在8mm 以內(nèi),對(duì)于外側(cè)20mm 縫隙用M10 砂漿修補(bǔ)。圖3 所示為現(xiàn)場(chǎng)安裝完成后的照片。
圖3 電梯井現(xiàn)場(chǎng)安裝完成后照片
(1)層疊式模塊化預(yù)制混凝土電梯井采用分節(jié)段整體預(yù)制,通過(guò)企口構(gòu)造及連接措施,提高了電梯井的整體性、施工工效及裝配式率,解決了傳統(tǒng)磚砌電梯井、現(xiàn)澆電梯井道施工質(zhì)量難以保證、安全風(fēng)險(xiǎn)高、工效低等不足之處。
(2)電梯井采用普通混凝土預(yù)制,井壁中內(nèi)嵌聚苯板,受力及預(yù)埋軌道部位采用實(shí)心混凝土,有效降低了預(yù)制混凝土電梯井重量及生產(chǎn)成本。
(3)電梯井與樓層樓板采用柔性連接,有效避免了電梯井安裝后對(duì)層間剛度的影響。