【正文】 本文的研究重點(diǎn)是多層住宅 以六層六站 層高 2800mm 的電梯為例 筆 者選擇電梯的基本參數(shù)如下電梯自重 800 kg 額定載重 630 kgmm曳引機(jī)重量 230 kg 轎廂凈尺寸 1100m 寬 1400m 深 上下導(dǎo)靴之間的距離 2600 mm 導(dǎo)軌支架間距 2800 mm井道凈尺寸 1800mm寬 1700mm深門(mén)洞寬 1000mm 頂層高 3750mm底坑深 1400mm采用無(wú)機(jī)房電梯 中心導(dǎo)向 井道橫斷面示意圖如圖 41 所示圖 41 井道橫斷面示意圖 sketch map of cross section of hoistway如圖 36 所示的上置式無(wú)機(jī)房電梯 其左圖與中圖的轎廂的懸掛方式[17] 不 同 可以分別簡(jiǎn)化成如下兩種方式圖 42 轎廂懸掛方式示意圖 sketch maps of car suspensions對(duì)于轎廂而言 左右兩種方式下的受力沒(méi)有本質(zhì)差異 但是比較而言 在 電梯運(yùn)行高度相同的情況下 右圖占用了更少的垂向井道空間 所以本文將針 對(duì)此種懸掛方式進(jìn)行分析 鋼結(jié)構(gòu)井道的建立 鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)簡(jiǎn)介鋼結(jié)構(gòu)是各類工程結(jié)構(gòu)中應(yīng)用比較廣泛的一種建筑結(jié)構(gòu) 一些高度或跨度 較大的結(jié)構(gòu) 載荷或吊車起重量較大的結(jié)構(gòu) 有較大振動(dòng)或較高溫度的廠房結(jié) 構(gòu) 要求能活動(dòng)或經(jīng)常拆卸的結(jié)構(gòu) 在地震多發(fā)區(qū)的房屋結(jié)構(gòu) 以及采用其他 建筑材料有困難或不經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu) 則可考慮采用鋼結(jié)構(gòu) 與其他結(jié)構(gòu)比較而言 鋼結(jié)構(gòu)有下列特點(diǎn)[20]1) 鋼材重量輕而強(qiáng)度高鋼材的容重比比混凝土或其他建筑材料要大 但它的強(qiáng)度卻高很多 鋼材容 重與屈服點(diǎn)的比值最小 例如 在相同條件下 鋼屋架重量只有同等跨度鋼筋 混凝土屋架的 1/3 1/4 因此 鋼結(jié)構(gòu)比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)能承受更大的載荷 跨越更大的跨度2鋼材的塑性和韌性好 安全可靠鋼材質(zhì)地均勻 各項(xiàng)同性 彈性模量大 有良好的塑性和韌性 為理想的彈 性 塑性體 鋼材塑性好 因此 鋼結(jié)構(gòu)不會(huì)因偶然的超載或局部超載而突然 斷裂 鋼材韌性好 使鋼結(jié)構(gòu)較能適應(yīng)振動(dòng)載荷 地震區(qū)的鋼結(jié)構(gòu)比其他材料的工程結(jié)構(gòu)更耐震 鋼結(jié)構(gòu)是一般地震中損壞最小的結(jié)構(gòu)3鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)化程度高 施工速度快鋼結(jié)構(gòu)由各種型材和鋼板組成 采用機(jī)械加工 需在專業(yè)化的鋼結(jié)構(gòu)工廠制 造 雖然有較復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備和嚴(yán)格的工藝要求 但其制造簡(jiǎn)便 精確度高 能批量生產(chǎn) 鋼結(jié)構(gòu)的工廠制作 工地安裝的施工方法 可縮短施工周期 降 低造價(jià) 提高經(jīng)濟(jì)效益鋼結(jié)構(gòu)的工地拼裝常用螺栓連接 不僅施工速度快 方便 對(duì)已建成的鋼結(jié) 構(gòu)也易于拆卸 加固或改建4鋼材耐腐蝕性差 應(yīng)采取防護(hù)措施鋼材在潮濕的環(huán)境中易于腐蝕 處于有腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境中更易生銹 因此 鋼結(jié)構(gòu)必須進(jìn)行防銹處理 鋼結(jié)構(gòu)的防護(hù)可采用油漆 熱浸鋅或熱噴涂鋁鋅 復(fù)合涂層 但這種防護(hù)并非一勞永逸 需相隔一段時(shí)間重新維修 因而其維護(hù) 費(fèi)用相對(duì)較高 鋼結(jié)構(gòu)電梯井道 結(jié)構(gòu)形式電梯井道可以看作是一種特殊的框架結(jié)構(gòu) 井道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以遵循框架 結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn) 同時(shí)要考慮井道門(mén)等特殊結(jié)構(gòu)處理電梯基礎(chǔ)平面如圖 43 所示 電梯井道立面結(jié)構(gòu)形式如圖 44 所示圖 43 電梯基礎(chǔ)平面圖 plan of elevator Basemen 主要參數(shù)圖 44 電梯井道立面圖 side elevations of steel hoistway如圖 44 所示電梯井道 其豎向立柱長(zhǎng)細(xì)比不應(yīng)超過(guò) 150[20]即有 u 0 lT式中150u0 長(zhǎng)度系數(shù)l 構(gòu)建幾何長(zhǎng)度T 構(gòu)件截面長(zhǎng)度取u0 為 l則1400(2800 5)375017750 mmT 17750150 mm圓整到 100mm 材料選取為方鋼 100 100 8 考慮到結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和施工的方便性 對(duì)于橫梁和弦桿 參照一般工程用材 分別選材為槽 12 和槽 14 電梯載荷作用下的受力分析 電梯井道與導(dǎo)軌的連接電梯井道是電梯轎廂和對(duì)重的運(yùn)行空間 它將分擔(dān)由導(dǎo)軌支架傳遞而來(lái)的各向作用力 本文中采用的電梯井道 導(dǎo)軌支架 導(dǎo)軌的關(guān)系[17]示意圖如圖 45所示圖 45 電梯井道與導(dǎo)軌的連接示意圖 sketch map of connection between hoistway and guide導(dǎo)軌支架用螺栓分別與導(dǎo)軌和井道相連 電梯各種不同工況下的載荷 通過(guò) 導(dǎo)靴傳遞至導(dǎo)軌 繼而通過(guò)導(dǎo)軌支架傳遞到井道的梁柱上 一般而言 導(dǎo)軌支 架的間距為 2500mm 或是 3000mm 為了研究的方便 本次設(shè)計(jì)中導(dǎo)軌支架的 間距取為 2800mm 導(dǎo)軌荷載導(dǎo)軌作為電梯運(yùn)行系統(tǒng)的主要部件之一 主要作用有1為轎廂和對(duì)重在垂直方向運(yùn)動(dòng)時(shí)導(dǎo)向 限制轎廂和對(duì)重在水平方向的移動(dòng)2安全鉗動(dòng)作時(shí) 導(dǎo)軌作為被夾持的支撐件 支撐轎廂或?qū)χ?止由于轎廂的偏載而產(chǎn)生的傾斜根據(jù) EN811:1電梯制造與安裝安全規(guī)范 中譯本中有關(guān)規(guī)定 作用在 導(dǎo)軌上的載荷主要有1轎廂及其承受的其他部件 如柱塞 隨行電纜的一部分 補(bǔ)償繩/鏈如果 有 他們的重量作用于轎廂本身的質(zhì)心 P2在 正常使用 和 安全裝置作用 的載荷條件下 額定載荷 Q 考慮成均 勻分布在最不利的情況下 3/4 的轎廂面積3轎廂產(chǎn)生的壓彎力 FkFk1 gn (P Q)k n式中k1 = 沖擊系數(shù),對(duì)于低速電梯采用瞬時(shí)式安全鉗 取值 32gn= 標(biāo)準(zhǔn)重力加速度 取 n= 導(dǎo)軌數(shù)量 轎廂導(dǎo)軌和對(duì)重導(dǎo)軌分別取 2其它同前4帶安全鉗的對(duì)重或平衡重產(chǎn)生的壓彎力Fk1 g n (Pc n式中qQ)q= 平衡系數(shù) 一般取 ~其它同前5轎廂卸載時(shí) 作用于地坎的力 Fs假設(shè)為作用于轎廂入口的地坎中心 對(duì)于額定載荷小于 2500 公斤的電梯 此力的大小為Fs Q6對(duì)重或平衡重的導(dǎo)向力G應(yīng)考慮質(zhì)量產(chǎn)生的力的作用點(diǎn)和懸掛情況 對(duì)于中心懸掛和導(dǎo)向的對(duì)重或 平衡重 重力的作用點(diǎn)應(yīng)考慮相對(duì)于其重心的偏差 水平斷面上的偏心在寬度 方向至少為 5% 深度方向?yàn)?10% 不同工況下的導(dǎo)軌受力 導(dǎo)軌和轎廂的相對(duì)位置關(guān)系 導(dǎo)軌和轎廂的相對(duì)位置關(guān)系如圖 46 所示圖 46 導(dǎo)軌和轎廂的相對(duì)位置關(guān)系圖 relationship between guide and car其中Dx = X 方向轎廂尺寸 轎廂深度Dy = Y 方向轎廂尺寸 轎廂寬度xc yc = 轎廂中心相對(duì)導(dǎo)軌直角坐標(biāo)系的位置xs ys = 懸掛點(diǎn)相對(duì)導(dǎo)軌直角坐標(biāo)系的位置x p y p = 轎廂質(zhì)量相對(duì)導(dǎo)軌直角坐標(biāo)系的位置xq yq = 額定載荷相對(duì)導(dǎo)軌直角坐標(biāo)系的位置 不同工況下的載荷組合電梯在不同的使用工況下 電梯導(dǎo)軌受到的來(lái)自轎廂的作用力各異 導(dǎo)軌載荷有著不同的組合方式 詳見(jiàn)表 41表 41 導(dǎo)軌受力組合表工況載荷和外力PQGFSFk(c)正常使用運(yùn)行中裝卸載時(shí)安全裝置動(dòng)作安全鉗安全閥其中 為工況中含有此載荷作用為工況中不含此載荷作用 對(duì)于本文研究的無(wú)機(jī)房電梯而言 其導(dǎo)向?yàn)橹行膶?dǎo)向 懸掛方式為雙點(diǎn)懸掛 轎廂的受力簡(jiǎn)圖可簡(jiǎn)化為如圖 47 所示形式圖 47 轎廂受力簡(jiǎn)圖 sketch of car load其中導(dǎo)軌位于 XOY 平面內(nèi) 忽略轎廂懸掛點(diǎn)的 Z 向位置偏離 則 R1 R2 為懸掛點(diǎn)處的反力 Fx, Fy 為由導(dǎo)向力引起的導(dǎo)軌作用力 其他符號(hào)意義同 前 P Q 的作用點(diǎn)位置如下xp = 5% 1100=55 mm , zp=10% 1400=140mm zq=1/2 1/4 1400=175 mm參照表 41 的導(dǎo)軌受力組合情況 即可求得不同工況下導(dǎo)軌的作用力 其大小與 Fx Fy 相等 方向相反1正常使用 運(yùn)行中轎廂在 x x 方向和 z z 方向的受力簡(jiǎn)圖如圖 48 所示x – x 向 z – z 向圖 48 正常工況轎廂受力簡(jiǎn)圖 sketch of car load 1可知 在 xx 向?yàn)殪o不定結(jié)構(gòu) 利用有限元軟件 可以方便的求得每根導(dǎo)軌 上由導(dǎo)向力引起的 X 軸上的作用力為Fx N由導(dǎo)向力引起的 Z 軸上的作用力為Pk1 g n (PzFz2hQz q )3 (80021402600630175) N在此工況下 不發(fā)生壓彎情況2正常使用 裝載轎廂在 x x 方向和 z z 方向的受力簡(jiǎn)圖如圖 49 所示其中 Fs 為作用于地坎的力圖 49 裝卸載工況轎廂受力簡(jiǎn)圖 sketch of car load 2Fs nQ630 N類似于正常使用工況的求解方法 可知由導(dǎo)向力引起的 X 軸上的作用力為Fx N由導(dǎo)向力引起的 Z 軸上的作用力為g (Fs DxPz )F 2 (700800140) Nn Pz 2h2 2600在此工況下 不發(fā)生壓彎情況3安全裝置動(dòng)作工況此工況下 除了如正常運(yùn)行工況1中的作用力外 尚有轎廂產(chǎn)生的壓彎力 Fkk1 g (P Q)3 (630800)n2Fkn N 鋼結(jié)構(gòu)電梯井道受力仿真分析利用有限元分析[29]的方法 對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)井道和導(dǎo)軌進(jìn)行整體建模 其有限 元模型如圖 410 所示 其中標(biāo)號(hào)處各點(diǎn)為井道與建筑連接點(diǎn)處在有限元模型中 的標(biāo)號(hào) 在模型中 井道寬度方向?yàn)?X 向 井道深度方向?yàn)?Y 向 井道高度方 向?yàn)?Z 向 對(duì)于井道與原有建筑連接處各點(diǎn) 約束其 Z 向位移 對(duì)于井道底部 豎向立柱約束其全部位移 導(dǎo)軌底部約束 Y 向位移A