光學實驗樓加裝電梯改造設計方案的選擇

俞麗華 龐志剛 王 健

(中國計量科學研究院，北京 100000)

1 項目背景

中國計量科學研究院和平里院區光學樓始建于1970年，為磚混結構，地上3層，地下局部1層，總建筑面積為 3 436 m2。光學樓內設置光度實驗室、輻射度/色度實驗室、材料光學與光譜實驗室、激光輻射實驗室等光學實驗室，主要從事光學計量標準的研究，我國光學基準裝置的研制和基準的建立與保持等重要工作。

該樓建設年代較久，為滿足光學科技水平飛速發展對實驗室環境需求進一步提升的要求，同時，由于檢測工作和科研實驗需求，各實驗室需經常性運輸質量較大的光學儀器與設備，故而考慮對光學樓進行整體修繕改造工作，并加裝一臺客貨兩用電梯。由于光學計量與科研所用精密儀器具有振動敏感特性，加裝電梯的位置選擇與設計方案成為本項目的重點工作之一。

2 加裝電梯位置的選擇

本項目加裝電梯位置的選擇應考慮以下幾點因素：遠離振動敏感實驗室；徹底解決較重儀器設備運輸問題；技術方面具有可操作性等。

目前我國老舊小區住宅樓加裝電梯，大多數都采取單獨增加電梯井，與樓梯休息平臺相連接的方式[1]，該方案雖在設計施工方面易于實現，但由于在乘坐電梯后仍然需要步行半層樓高，不能徹底解決本實驗樓內較重儀器的運輸問題。若仍考慮樓梯間位置空間，可將現有樓梯全部拆除，利用其空間重新布置樓梯及電梯井。但此方案不僅需要根據規范和設備規格核算空間尺寸是否滿足樓梯和電梯空間需求，同時由于拆除、新建規模較大，對原磚混結構有較大影響，因此，在有其他方案的情況下，不考慮該方案。

由于光學樓各層走廊兩端均為實驗室，若不利用樓梯間空間，并保證電梯入口直接位于各層平臺，則需考慮犧牲各層相同位置的某一房間/空間作為電梯井或外掛電梯通道。在同時考慮遠離振動敏感實驗室和盡量不占用現有實驗室兩個因素的情況下，將電梯井或外掛電梯通道的位置優先考慮光學樓各層衛生間位置。

光學樓內各層僅有一個男衛生間和一個女衛生間，平面布置圖如圖1所示。該樓衛生間空間狹小，其改造也是本項目的一個重要內容，可結合加裝電梯一并考慮?？紤]到電梯空間的占用，為有效擴大衛生間面積，可將衛生間分層設置，即將每層原有的兩個衛生間合并為一個。由于該樓工作人員中男性比例較大，因此將1，3層衛生間設為男衛生間，將2層衛生間設為女衛生間。

3 電梯設計方案的確定

若考慮將電梯井置于建筑物內，有圖2，圖3兩種設計方案可供選擇。兩者不同的是，方案一不需要衛生間外擴，利用現有建筑物空間加裝電梯并保留衛生間功能；方案二將衛生間外墻外擴，以擴大衛生間使用面積，達到同時改造衛生間的目的。因此，在此兩種方案中，優選方案二。若考慮將電梯外掛，方案三如圖4所示。由于該方案中僅有電梯通道占用衛生間空間，因此，衛生間的使用空間仍然較大，能夠滿足使用需求。

將方案二和方案三進行比較：1)兩者均能滿足衛生間使用需求；2)兩者均需改變建筑外觀，使建筑外形局部突出，效果圖詳見圖5，圖6；3)方案三的電梯運行位于建筑外部，其振動對建筑的影響較小。但由于需要考慮樓體地基結構位置，避免電梯基礎對其影響，需在樓體與電梯井之間安裝鋼820 mm長的鋼結構通道，如圖4所示。綜合考慮兩個方案，雖然兩者都需要將外墻局部外擴，但方案二外擴尺寸為1 800 mm，方案三外擴尺寸為3 720 mm，方案三對建筑外形影響較大。在振動影響方面，雖然方案三中電梯的運行對建筑的振動影響較小，但方案二通過結構處理，如做減振基礎等，也可以減小電梯運行的振動影響。因此，本項目最終決定選用方案二。

4 施工圖設計要點

本項目在電梯安裝位置確定后，施工圖的設計主要需要考慮拆除部分對原有結構的影響、新建部分與原有結構的連接，以及加裝電梯的減振、節能設計等。

4.1 結構及加固

既有建筑加裝電梯，其本質是電梯部分的荷載施加在電梯框架上，然后將其傳導至原有主體結構，對結構的影響在很大程度上與構件之間、單元之間的連接組合有關[2]。由于光學樓原設計為磚混結構，在新增電梯井道設計時仍采用該種結構方式。如圖7所示，在電梯井道的北側、南側和東側，以及突出外墻處新增承重墻體(圖中由粗實線所示)。在原有樓板開洞后，將板中的鋼筋錨入新增墻體的樓層圈梁中。新、舊墻體連接處設置鋼筋混凝土圈梁(圖中由虛線所示)和構造柱。地基采用局部筏板基礎并設防水板與原有結構可靠連接，既能保證豎向荷載的可靠傳遞，又避免了對原有結構條形基礎的影響，詳見圖8。

4.2 電梯減振與節能

本項目在設計時充分考慮了電梯的減振。首先，應選用相應參數小于國家標準《電梯技術條件》規定的垂直振動最大峰值和水平振動最大峰值的電梯產品。其次，在電梯底部加設彈簧支座裝置，能夠減弱電梯運行過程中動荷載持續對建筑主體結構的影響，同時增加電梯使用舒適性。另外，要考慮電梯噪聲的控制，應符合規范要求。

在電梯節能設計方面，要求轎廂內照明、風扇及外呼盒操縱箱顯示在設定時間內不運行會自動關閉，有人按動按鈕時自動開啟；在曳引技術、門機技術和控制技術方面優先選用相應節能技術并采用能量反饋系統。

5 結語

通過對光學實驗樓實際使用情況及特點進行分析，確定該樓加裝電梯的位置以解決光學儀器及設備運輸的問題，同時解決了該樓衛生間改造的問題，并給出了結構設計要點，為類似的老舊樓改造提供了相應參考。