老旧住宅增设电梯结构安全论证相关问题研究

罗钧，潘廷明，张京街，曹淑上

（重庆市建筑科学研究院，重庆 400016）

0 引言

上世纪70到90年代，为解决人们住房短缺的情况，兴建了一大批6～8层的无电梯住宅。受当时国民经济发展水平的限制，这些住宅的设计未考虑无障碍设施，使得老年人上下楼极为不便，部分老人甚至常年不能进行户外活动，影响老年人的身心健康。随着社会的发展，人们对无障碍设施的需求日益增加，而作为解决行动不便人群的电梯无疑是最为重要的一环。目前国家和重庆市均大力推广老旧住宅加装电梯的相关事务。

基于此，本文对老旧住宅增设电梯工程结构安全论证中应考虑的相关问题进行了研究，总结了老旧住宅增设电梯的几种常见形式，分析了老旧住宅增设电梯结构安全论证过程中需考虑的因素，为老旧住宅增设电梯结构安全论证提供一定的参考。

1 老旧住宅增设电梯的常见形式

1.1 混凝土结构独立井道+连廊

钢筋混凝土结构独立井道+连廊是老旧住宅增设电梯的方式之一，但其施工工序复杂、工期长且受现场条件约束，应用并不广泛。

1.2 钢结构独立井道

钢结构独立井道是在紧靠房屋外墙部位增设电梯，直接利用原房屋的门窗洞口作为电梯的出入口。这种增设电梯的方式不需要额外设置连廊，具有较好的经济性，但仅适用于外墙平整、楼前空间充裕、且增设电梯部位不堵塞疏散通道和妨碍底层住户使用的情况[1]。

1.3 钢结构独立井道+连廊

钢结构独立井道+连廊是在距离原房屋一定距离处增设电梯井道，并通过钢结构连廊将增设电梯井道与原房屋相连接的方式。这种增设电梯的方式不影响原房屋的使用功能，不占用消防疏散通道，适用于场地条件复杂的情况。

2 结构安全论证的实施要点

根据《重庆市老旧住宅增设电梯建设管理暂行办法》的相关规定，在办理建设工程规划许可证时，增设电梯申请人应当向城乡规划主管部门报送增设电梯工程设计施工图和具有建筑设计资质的单位出具的结构安全论证报告。

结构安全论证是基于建设单位提供的原结构图纸、地质勘查报告等原始资料和增设电梯设计图纸资料，结合现场实际的调查情况，对增设电梯设计方案和增设电梯对原结构安全影响进行评估的工作。结构安全论证的准确与否直接关系着建筑物的使用安全和居民的人身财产安全，因此，论证工作必须建立在对原房屋结构布置情况具有全面充分认识的基础上，从增设电梯设计方案的合理性、对原房屋地基基础的影响、对原房屋上部结构的影响等方面对结构安全论证工作的内容进行客观评估。

2.1 资料收集和分析阶段实施要点

资料收集和分析是结构安全论证的基础，资料的完整性和准确性直接关系到结构安全论证结果的可靠性。

资料收集时，应重点收集原房屋的竣工图纸、地质勘查报告、增设电梯的设计图纸资料。无原房屋竣工图纸的，应当提供原房屋的结构安全性检测鉴定报告。若房屋竣工图纸和结构安全性检测鉴定报告均无法提供时，评估前应首先对房屋进行结构平面布置测绘、材料参数及截面尺寸检测、周边环境调查等。

资料分析时，应对收集的资料进行分析和检查，确认资料的完整性。对原房屋的竣工图纸，应重点检查原房屋的承重墙、柱、梁等结构构件的截面尺寸、配筋信息、混凝土强度、砂浆强度和块材强度信息是否明确表述，以及原房屋的地下管线位置信息是否明确表述；对增设电梯的设计图纸资料，应重点检查增设电梯与原房屋的位置关系、增设电梯构件与原房屋的连接形式是否准确表述。

资料的收集和分析完成后，应进行现场实际情况的调查。现场调查应检查原房屋的结构平面布置、地下管线走向是否与原竣工图纸一致，检查电梯井道拟布置部位周边环境情况。当增设电梯构件与原房屋相连接时，尤其应当重点检查原房屋与增设电梯构件相连接部位的结构布置，查清原房屋该部位结构构件是混凝土构件还是砌体构件。笔者在工程实践中发现，对于砖混结构房屋而言，圈梁和构造柱的设置并不完全一致，部分房屋同时设置圈梁、构造柱，而部分房屋仅设置圈梁。原房屋连接部位的结构布置将直接影响增设电梯构件与原房屋连接的形式选择，对混凝土构件，增设电梯构件可采用化学锚栓等方式进行连接[2]；对砖砌体，增设电梯构件可采用掏缝搁置等方式进行连接，如图1所示。

2.2 设计方案评估实施要点

增设电梯设计方案的评估主要在于结构体系选择、增设构件与原结构的连接方式、电梯井道的整体稳定性和抗侧移措施等方面。

2.2.1 结构体系选择

老旧住宅增设电梯的形式多样，既有紧贴原房屋的独立井道结构，也存在与原房屋以连廊相连接的独立井道+连廊的形式。增设电梯形式的选择应综合考虑现场施工的可实施性、居民出入的便利性、消防通道留设等多方面因素。

在设计方案的可实施性方面，应重点考虑增设电梯部位与地下管线的协调性，以及增设电梯部位与周边建筑物或构筑物之间的协调性。图2所示为某老旧住宅增设电梯位置附近已存在输电线路，设计方案评估时应提请委托单位注意并采取处理措施。

在通道留设方面，应重点考虑增设电梯后，居民出入口的留设宽度和疏散通道宽度能否满足日常生活和相关规范对消防疏散的要求，增设电梯不应占用原有消防疏散通道，设计方案评估时应重点对消防疏散宽度进行复核。

2.2.2 增设构件与原结构的连接方式

电梯井道与原房屋的关系可分为两种，即无连接和有连接。无连接方式适用于电梯井道不高的情况。然而，增设电梯井道较高时，其整体侧向刚度较小，为加强结构的整体稳定性，常将增设电梯井道或增设连廊与原房屋进行连接。

设计方案评估时，应重点注意以下两个方面的问题：

（1）应根据原房屋连接部位的结构布置情况对连接形式进行评估，避免在砖墙上采用化学锚栓进行连接，抑或在混凝土构件上采用掏孔的方式进行连接；

图1 增设电梯构件与原房屋的两种连接形式

图2 增设电梯附近存在输电线路

（2）应充分考虑增设电梯的结构体系对连接形式的影响。对仅增设电梯井道的房屋，应重点评估钢柱与原房屋结构在水平向连接的可靠性；对同时增设电梯井道和连廊的房屋，应注意同时对连廊钢构件或混凝土构件与原房屋结构构件在竖向和水平向连接的可靠性进行评估。

2.3 增设电梯对原结构安全影响评估实施要点

增设电梯对原结构安全影响的评估主要在于基坑开挖的影响、连接部位构件承载能力的影响，以及房屋抗震性能的影响等。

2.3.1 增设电梯基坑开挖的影响

老旧住宅新增电梯一般具有电梯自重轻、载重量小的特点，增设电梯对地基持力层的要求较低，通常基坑开挖深度较浅。当原房屋采用端承桩基础时，因桩基础埋深较深，增设电梯对原房屋基础的正常使用无显著影响；当原房屋基础采用浅基础时，应注意增设电梯基坑开挖应避开原房屋基础应力扩散角的范围，若必须在原房屋基础应力扩散范围内进行增设电梯基坑开挖施工，应采取必要措施保障原房屋基础的稳定。

图3 原房屋标准层平面示意图

在增设电梯的基坑开挖过程中，应注意对原房屋基础进行可靠的防护，防止对原房屋基础造成破坏，减轻对原房屋地基土的扰动。

2.3.2 对连接部位构件承载能力的影响

当增设电梯构件与原房屋进行连接时，增设电梯井道和连廊的荷载将传递至原房屋结构构件，因此需要对原房屋相连部位结构构件的承载能力进行复核。若原房屋相连部位结构构件的承载能力不能满足使用要求，应采取相应的加固措施进行处理。

2.3.3 对房屋抗震性能的影响

当增设电梯构件与原房屋进行连接时，增设电梯将增加原结构水平地震作用效应。根据计算研究和工程实践经验，一般增大幅度控制在5%以内可以不考虑对原结构的不利作用[3]。

因此在增设电梯安全论证时，应当对增设电梯前后原房屋的水平地震作用进行对比分析，以确定是否需要对原结构进行适当加固或对增设电梯结构布置进行调整。

3 项目应用

某老旧小区住宅楼，共12层，基础采用钢筋混凝土条形基础，未设置电梯等无障碍设施。为改善居住条件，住户提出在楼梯入口处增设电梯，电梯门设置于第3、5、7、9、11层楼梯间休息平台处，一道门可供两层居民使用。

3.1 资料收集

对原房屋的竣工资料进行收集和分析可知：该房屋为混合结构，1—5层承重墙为C20钢筋混凝土剪力墙，6—7层承重墙为M10砂浆和MU15烧结普通砖砌筑而成，8—9层承重墙为M7.5砂浆和MU15烧结普通砖砌筑而成，10—12层承重墙为M5砂浆和MU10烧结普通砖砌筑而成，楼梯间墙体设置构造柱。原房屋标准层平面布置示意图见图3。

对增设电梯设计资料进行收集和分析可知：增设电梯结构采用钢结构独立井道+钢结构连廊形式， 连廊设置于第3、5、7、9、11层楼梯间休息平台处，连廊钢梁与楼梯间构造柱以化学锚栓连接。增设电梯标准层平面示意图见图4，钢梁与原房屋混凝土构造柱连接示意图见图5。

3.2 设计方案评估

根据原房屋竣工资料、增设电梯设计方案和周边环境查勘可知：增设电梯部位与地下管线无冲突，周边无构筑物影响，电梯增设不占用原有疏散通道；新增连廊钢梁与原房屋混凝土构造柱以化学锚栓连接，可实现竖向和水平向的可靠连接。

3.3 增设电梯对原结构安全影响评估

3.3.1 电梯基坑开挖影响

新加钢结构电梯质量较轻、载重量小、基坑开挖深度较浅，在对原基础进行可靠防护的情况下，新增电梯荷载和基坑开挖对原基础无显著影响。

3.3.2 对原房屋连接部位竖向承载能力的影响

图4 增设电梯平面示意图

图5 钢梁与原房屋混凝土构造柱连接示意图

表1 改造前后1-5层楼梯间墙体计算配筋面积

根据电梯厂家提供的电梯参数和增设电梯设计方案可知：新增电梯电机荷载设置在两侧导轨上，轿厢侧导轨竖向力为27.47kN，对重侧导轨竖向力为10.92kN；电梯梯井采用带龙骨的4mm厚铝塑板封闭，按2.0kN/m考虑；新增连廊钢梁与原结构构造柱以化学锚栓连接，该连接按铰接考虑。基于上述参数对原房屋连接部位构件的承载能力进行复核[4]。

计算分析得到改造前后1—5层楼梯间墙体(1/3)/(F)-(G)和(1/4)/(F)-(G)的配筋面积见表1。计算分析得到改造前后6—12层楼梯间墙体(1/3)/(F)-(G)和(1/4)/(F)-(G)的受压承载能力R/(γ0S)见表2，表中R为结构构件的抗力，γ0为结构重要性系数，S为结构构件的作用效应。计算分析结果表明，原有房屋在加装电梯后，1—5层楼梯间墙体(1/3)/(F)-(G)和(1/4)/(F)-(G)的配筋面积未发生变化；6—12层楼梯间墙体(1/3)/(F)-(G)和(1/4)/(F)-(G)的受压承载能力略有降低，降低幅度均在4%以内，受压承载力R/(γ0S)均大于1。

3.3.3 对房屋抗震性能的影响

根据电梯厂家提供的电梯参数和增设电梯设计方案，对房屋抗震性能的影响进行分析。

计算得到增设电梯前后，房屋地震作用下底层X、Y两个水平方向剪力如表3所示。改造前后，房屋底层两个方向水平地震剪力增加幅度均在5%以内。

表3 改造前后原房屋底部剪力值

表2 改造前后6-12层楼梯间墙体受压承载能力

3.4 结论

根据原房屋的竣工资料、增设电梯设计方案、现场勘查和计算分析的结果，得出结构安全论证结论如下：该房屋增设电梯改造对原房屋基础和相连墙体结构安全无显著影响。

4 结语

随着使用要求的提高，老旧住宅增设电梯的需求极为迫切。本文总结了老旧住宅增设电梯的几种常见形式，探讨了老旧住宅增设电梯结构安全论证过程中需考虑的因素，可为老旧住宅增设电梯结构安全论证提供一定的参考。