无机房电梯设计探讨

谭峥嵘

【摘 要】无机房电梯的应用越来越广泛，如何使其设计更合理、更紧凑、更符合使用需求成为设计中应考虑的问题。论文从建筑中与无机房电梯相关的关键土建参数出发，阐述关键土建参数对无机房电梯的影响，展开对无机房电梯结构设计问题的探讨。

【Abstract】The application of machine-roomless elevator is more and more widespread. How to make the design more reasonable， more compact and more in line with the use of the design becomes the problem to be considered in the design. The paper starts with the key construction parameters related to the machine room-less elevator e， expounds the influence of the key civil parameters on the machine room-less elevator， and probes into the structural design of the elevator without the computer room.

【关键词】无机房电梯；电梯设计；土建参数

【Keywords】machine-roomless elevator； elevator design； civil parameters

【中图分类号】TU857 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）06-0161-02

1 引言

随着社会的进步，建筑的发展，人们对于电梯的要求也不断提升。为了更低的建筑成本和更美观的建筑设计，诞生了无机房电梯。和传统电梯相比，无机房电梯取消了机房，将原机房内的主机、控制屏等移往井道等处。因此，这就会涉及井道布置、结构设计、土建要求、安全要求、标准符合性等一系列问题。本文针对无机房电梯设计问题，进行了分析。

采用无机房电梯的建筑，因自身的特点、外观等要求，对于无机房电梯的土建有特定要求，主要有三点，井道尺寸、顶层高度、底坑深度。为了更符合无机房电梯的使用环境，需要达到更高的井道利用率、更小的顶层高度、更低的底坑深度。

2 井道尺寸

井道尺寸是指安装电梯所需要的井道内平面尺寸。井道利用率是井道尺寸得到有效利用的一个指标，指轿厢内实际使用面积与井道平面面积的比值。对于无机房电梯来说，井道利用率越高越好，即同样大的井道尺寸可以容纳更大的电梯轿厢。为了达到更高的井道利用率，无机房电梯的井道布置尤为重要。配合结构设计，可提高无机房电梯的井道利用率。

3 顶层高度

顶层高度是指井道顶部最低部件到电梯最高停层站地面的垂直高度。无机房电梯的顶层高度即是建筑的层高，它需要做到與层高相适应。在GB7588-2003[1]中对于电梯顶部空间做了明确要求。此外，标准中其他条款和某些电梯部件也会对顶层高度产生影响，例如，对防护栏的要求等。影响顶层高度的主要因素有轿顶防护栏、主机、主机安装、对重架、缓冲器及缓冲距离等。

4 底坑深度

底坑深度是指底坑地面到电梯最底层停层站地面的垂直高度。在GB7588-2003中对于电梯底坑深度做了明确要求。其中轿底或轿底轮是影响较大的因素，GB7588对于轿底最低部件与底坑地面的距离要求≤500mm，所以对于轿底和轿底轮的结构应紧凑，以缩小底坑深度。对重架的长度也会影响底坑深度。

综上，明确了无机房电梯的关键土建参数，围绕这三个土建参数，进行井道布置、部件选型和结构设计，才更有针对性。

5 井道布置

无机房电梯的井道布置分为对重侧置、侧后置和后置。对重侧后置是当前应用最广、井道利用率最高的布置方式。其相对于对重侧置减少了一根横向支架，省去了横向支架的空间，所以在井道利用率上更具有优势。对重侧置和侧后置的布置方式设计和钢丝绳的绕绳方式简单，但井道宽度方向要求稍高。对重后置绕绳方式复杂，存在钢丝绳的反向折弯，钢丝绳性能要求较高，或主机安装的位置比较特殊，对于轿架设计和顶层高度会造成特别需求，但对重后置的布置方式较方正，有一定的市场需求。

6 主机及主机安装

主机的形式很多，滚筒式主机、块式抱闸主机、蝶式主机等，根据无机房电梯的特点，都追求薄、轻、小，以更利于井道布置。

根据不同的主机形式，不同的布置方式，设计主机安装、轿厢绳头。根据主机放置在井道上部和下部，分为上置式和下置式。上置式为主要方式，而下置式设计结构复杂，需要配置相应的反绳设计，且受潮湿、积水等环境因素影响会造成电梯故障，故已淘汰。

主机安装的结构形式主要有搁机梁承载和导轨承载。前者结构简单，但不够紧凑，在高度方向和宽度方向上占用空间较大，不利于提高井道利用率，降低了顶层高度，且由于采用了搁机梁的结构，在井道壁上需要设计土建预留孔。后者的结构紧凑复杂，设计要求高，安装在导轨上，并通过导轨将受力传导到底坑地面。配合适合的主机，在高度方向和宽度方向上占用空间小，能有效提高井道利用率，降低顶层高度，且井道上不需要设置土建预留孔。导轨承载是无机房电梯的主要发展方向，它可以采用三轨支撑（一根主轨、两根副轨），两轨支撑（两根副轨）、一轨支撑（主轨）。因导轨承载的主机安装结构复杂，一般的理论计算难以满足，应采用有限元分析与实际测试结合的方式进行，才能有效保证设计的安全性。

轿厢绳头支架分为悬臂梁式、导轨支撑和绳头梁。悬臂梁式，一般应用在小载重电梯上，是将绳头支架伸入到墙体中，以悬臂梁的方式悬吊轿厢绳头，对于绳头支架与墙体的固定要求高，必须在墙体中上下部均制作预埋件，且与绳头支架进行焊接固定。导轨支撑方式，则是将绳头支架安装在导轨上，通过导轨将受力传导到底坑，结构复杂，应充分验算和分析，绳头吊点到导轨的距离避免过大，因为绳头受力对导轨的力矩过大，会造成安全隐患。绳头梁的方式，一般用于大载重无机房电梯上，稳定性较好，承载力高，但因置于导轨上部，从而影响了顶层高度。

7 反绳轮设置

无机房电梯一般采用2：1的绕绳方式，在轿厢部分需要设置钢丝绳反绳轮。反绳轮主要分为上置式和下置式两种，以下置式居多。上置式需要考虑其结构特点，会导致上部的部件进入到轿厢投影面，反而使顶层高度增加或轿顶检修空间不足。下置式大体分为两种，斜置和横置，这两种方式主要根据井道布置而定，但需注意，这两种布置方式会导致轿架的结构产生变化。斜置式的轿架中心不会偏离，但需配置前后两个缓冲器。横置式，轿底轮的位置需放置在轿架的重心，轿架中心必须偏移，对应的安全钳和缓冲器也是产生偏移的，在设计时，轿架的强度必须加以考虑，满足在动作时所需的足够的强度。

8 曳引钢丝绳及轮系

在轿架反绳轮和对重反绳轮设计中，应尽量选用直径较小的反绳轮。GB7588-2003对于钢丝绳和轮子要求为40倍绳径比，且钢丝绳直径不小于8mm，那么钢丝绳的直径越小，才能使反绳轮直径更小。分别以8mm和10mm钢丝绳计算，配套的反绳轮最小直径分别为320mm和400mm。无论哪种钢丝绳，都必须要满足曳引能力和安全系数的要求，但对于对重后置布置的无机房电梯，由于井道布置的要求，会有两个定滑轮，存在反向折弯，对于钢丝绳的寿命有较大影响，设计时要重视。

9 轿厢和轿顶防护栏

轿厢部分影响顶层高度最大的部件是轿顶防护栏。防护栏的高度受到防护栏到井道壁的距离影响，以850mm为界，高度分别要求为700mm和1100mm。在井道布置和結构设计时，应使井道壁到防护栏的距离不大于850mm。使防护栏的高度控制在700mm。轿顶防护栏是轿厢上部装置，轿厢高度会影响到轿顶防护栏的高度。所以无机房电梯的轿厢不宜过高，同时结合薄型的吊顶设计，使其对于顶层高度的影响降至最低。

10 对重架长度的要求

对重是电梯中平衡轿厢侧重量的部件，由对重架和对重块组成。对重总重量要求为P+ψQ（P：轿厢自重，Q：额定载重，ψ：平衡系数，0.4～0.5）。对重架的长度会对顶层高度和底坑深度产生影响，因而要求其长度越短越好，同时又要兼顾对重总重量，可以采取以下方法：①对重块的材料宜选用密度大的材料，例如铸铁、Q235，或铸铁与复合对重块混用；②轿厢轻量化设计以减少对重块的数量；③对重反绳轮的设计采用平行布置，避免额外的反绳轮安装架。

11 缓冲器和缓冲距离的要求

缓冲器选用自由高度和缓冲行程均较小的产品。同时在考虑了钢丝绳合理弹性伸长的前提下，尽量减少缓冲距离。适当的缓冲器和缓冲距离可以直接有效地减顶层高度和底坑深度。

以上为基于关键土建参数进行无机房电梯设计时需要注意的主要因素，但无机房电梯是一个完整的系统，还有很多需要考虑的因素，这里就不一一论述了。随着技术的进步，无机房电梯的布置、部件、曳引介质、结构形式、标准等也在不断变化，但前提都是在无机房电梯安全使用的基础上进行的。

【参考文献】

【1】GB7588-2003.电梯制造与安装安全规范[S].