多层房屋框架结构电梯井筒设计的分析

度大的柱子吸收过多的地震剪力而先不满足抗剪要求， 在这种情况下可以调整框架柱的截
面刚度来满足计算要求。
上海市曹路镇社区卫生服务中心是一座四层的钢筋混凝土框架结构， 建筑面积约
５０００ｍ ２， 其医用电梯井道尺寸的长 ｘ 宽为 ４９００ｘ３０００ｍ ｍ ， 井道的四角布置四个异形柱如图
１ 所示。
采 用 中 国 建 筑 科 学 研 究 院 ＰＫＰＭ
周期（ 秒） ０．７８０１ ０．７６３５ ０．７２５５
周期（ 秒） ０．７９０５ ０．７７１８ ０．７２８４
转角（ 度） ８６．１２ １４７．０９ ４２．７１
转角（ 度） ６９．２６ １５６．４１ ５５．０６
转角（ 度） ７７．５４ １６３．８９ ４８．５７
平动系数（ Ｘ＋Ｙ） ０．４１（０．００＋０．４１） ０．８６（０．６０＋０．２５） ０．７３（０．３９＋０．３４）
作者单位： 上海浦东建筑设计研究院有限公司
多层房屋框架结构电梯井筒设计的分析
Ｔｈｅ Ｓ ｔｕｄｙ ｏｆ Ｆｒａ ｍｅ －ｓ ｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄ Ｓ ｍａ ｌｌ－ｓ ｉｚｅ Ｌｉｆｔ Ｓ ｈａ ｆｔ Ｄｅ ｓ ｉｇｎ
王妙英 ＷＡＮＧ Ｍｉａ ｏ－ｙｉｎｇ
摘 要： 钢筋混凝土多层框架电梯小井筒设计 中常在电梯井筒四周布置钢筋混凝土柱， 井筒 四周柱的刚度在抗震设计中对框架柱或平面产 生较大影响， 控制电梯井筒四周柱的刚度对框 架结构抗震设计有利。
主体 建 筑平 面 为 长方 形 ， 长 ｘ 宽为 ６４．４ｘ７．５ｍ ， 在 电 梯井 筒 四 周按 以 下 三种 情 况 布置 钢 筋 混
凝土柱， 建筑平面布置见图 ２。
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图 ２ 二层平面图
表１ 振型号
１ ２ ３
表２ 振型号
１ ２ ３
表３ 振型号
１ ２ ３
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
周期（ 秒） ０．７８１９ ０．７４４２ ０．７３９３
关键词： 钢筋混凝土； 多层框架； 电梯井筒； 抗震； 刚度； 地震剪力 Ａｂｓ ｔｒａ ｃｔ：Ｉｎ ｔｈ ｅ ｄ ｅ ｓｉｇ ｎ ｏ ｆ ｓｍ ａ ｌｌ－ｓｉｚｅ ｄ ｒ．ｃ ． ｌｉｆｔ ｓｈ ａ ｆｔ ｆｏ ｒ ｍ ｕｌｔｉ－ｌａ ｙｅ ｒ ｆｒａ ｍ ｅ ， ｔｈ ｅ ｒ．ｃ ． ｃ ｏ ｌｕｍ ｎ ｓ ｗ ｉｌｌ ｂ ｅ ａ ｒｒａ ｎ ｇ ｅ ｄ ａ ｒｏ ｕｎ ｄ ｔｈ ｅ ｓｈ ａ ｆｔ． Ｔｈ ｅ ｒｉｇ ｉｄ ｉｔｙ ｏ ｆ ｔｈ ｅ ｓｅ ｃ ｏ ｌｕｍ ｎ ｓ ｗ ｉｌｌ ａ ｆｆｅ ｃ ｔ ｔｈ ｅ ｆｒａ ｍ ｅ ｃ ｏ ｌｕｍ ｎ ｏ ｒ ｐ ｌａ ｎ ｅ ｒｅ ｇ ａ ｒｄ ｉｎ ｇ ｔｈ ｅ ａ ｎ ｔｉ－ｓｅ ｉｓｍ ｉｃ ｄ ｅ ｓｉｇ ｎ ． Ｔｈ ｅ ｒｅ － ｆｏ ｒｅ ， ｔｈ ｅ ｒｉｇ ｉｄ ｉｔｙ ｃ ｏ ｎ ｔｒｏ ｌ ｗ ｉｌｌ ｂ ｅ ｈ ｅ ｌｐ ｆｕｌ ｔｏ ａ ｎ － ｔｉ－ｓｅ ｉｓｍ ｉｃ ｄ ｅ ｓｉｇ ｎ ｏ ｆ ｆｒａ ｍ ｅ ｓｔｒｕｃ ｔｕｒｅ ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒｄｓ ：ｒ．ｃ ． ｍ ｕｌｔｉ－ｌａ ｙｅ ｒ ｆｒａ ｍ ｅ ； ｌｉｆｔ ｓｈ ａ ｆｔ； ａ ｎ ｔｉ－ｓｅ ｉｓｍ ｉｃ ； ｒｉｇ ｉｄ ｉｔｙ； ｓｅ ｉｓｍ ｉｃ ； ｓｈ ｅ ａ ｒ ｆｏ ｒｃ ｅ 中图分类号： ＴＵ３７５．４ 文献标识码： Ｂ 文章编号： １００８－０４２２（ ２００７） ０７－００２５－０２
扭转系数 ０．１２ ０．０３ ０．８５
第一种： 在电梯井筒周围布置异形柱， 肢 宽 ２５０ｍ ｍ ， 肢 长 ６２５ｍ ｍ ，（ 按《上 海 市 钢 筋 混 凝 土 异 型 柱 结 构 技 术 规 程》柱 肢 长 宽 比 不 应 小 于 ２．５， ） 采 用 中 国 科 学 研 究 所 ＰＫＰＭ Ｃ ＡＤ 软 件 计 算 ， 其 周 期 、地 震 力 与 振 型 输 出 文件主要数据如表 １：
剪要求。由此可见， 大拆分为两个 Ｌ形柱后， 单柱的截面刚度迅速减小， 与周边的框架柱相当，
其吸收的地震剪力也相应明显减少， 所以柱子的受力更加合理。均衡电梯井筒周边的框架柱子
的截面刚度， 能均衡发挥抗侧力构件的作用， 对结构抗震有利。
钢筋 混 凝 土结 构 在 设 计 中 应 力 求 简 单 、规 则 、对 称 ， 尽 量 使 结 构 的 刚 度 中 心 和 质 量 中 心
条件不变的情况下， 用 ＰＫＰＭ Ｃ ＡＤ 软件重新计算， 结果显示两个 Ｌ 形柱的固定钢筋位置配筋
面积分别为 ３０．７ｃ ｍ ２、３２．９ｃ ｍ ２， 体积配箍率为 ０．７、０．８， 纵向钢筋总量在原来的基础上减少
２２２．３ｃ ｍ ２， 系 减 少 ７７％， 而 体 积 配箍 率 减 少 １．５、１．４， 系 减 少 ６８％、６４％， 计算 结 果 满足 抗 压 抗
表 １ 中数据表明结构以扭转为主的第 一 自 振 周 期（ ０．７８１９Ｓ） 与 平 动 为 主 的 第 一 自
振 周 期（ ０．７４４２Ｓ） 之 比 值 １．０５， 平 面 主 要 为 扭转不规则。
第二种： 将电梯井筒周围的异形柱改为截 面为 ３００ｘ３００ｍ ｍ 的方形柱， 其它条件相同， 周期、地震力与振型输出文件主要数据如表 ２：
表 ２ 中数据结构以扭转为主的第一自振 周 期（ ０．７２５５Ｓ） 与 平 动 为 主 的 第 一 自 振 周 期 （ ０．７８０１Ｓ） 之 比 值 ０．９３， 扭 转 周 期 减 小 ， 平 动
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周期加大， 平面主要表现为平动为主。 第三种： 将电梯井筒周围的方形柱取消，
其它条件相同， 周期、地震力与振型输出文件 主要数据如表 ３：
表 ３ 中数据结构以扭转为主的第一自 振 周 期（ ０．７２８４Ｓ） 与 平 动 为 主 的 第 一 自 振 周 期（ ０．７９０５Ｓ） 之 比 值 ０．９２， 比 值 减 小 ， 平 面 平 动表现更明显， 平面以平动为主。
对长宽比较大的建筑平面， 抗侧力构件 的布置对建筑质心和刚心的重合度影响较 大， 当在电梯井筒周围布置异形柱时 （ 第一 种） ， 井筒四周的异形柱形成了较大的刚性抗 侧力小筒体， 由于电梯井筒往往不处于建筑 平面的中心， 所以它的形成对整个建筑平面 的质心位置有影响， 质心与刚心的偏离越大， 建筑平面扭转程度越大； 而当电梯井筒四周 改 为 方 柱 时（ 第 二 种） ， 由 于 方 柱 的 截 面 刚 度 小于异形柱的截面刚度， 所以， 电梯井筒的抗 侧刚度对整个建筑平面的刚心影响减小， 质 心与刚心的偏心减小， 平面的扭转表现也减 弱； 当电梯井筒周围的方柱取消（ 第三种） ， 平 面平动表现更明显， 一般情况下， 框架结构在 结构计算过程中， 电梯井筒周围不设置框架 柱结构更加合理， 对井筒周围需要设置框架 柱时， 柱截面的刚度越小， 对整个结构的计算 影响越小。
扭转系数 ０．５９ ０．１４ ０．２７
平动系数（ Ｘ＋Ｙ） ０．８０（０．１０＋０．７０） ０．９９（０．８３＋０．１６） ０．２１（０．０７＋０．１４）
扭转系数 ０．２０ ０．０１ ０．７９
平动系数（ Ｘ＋Ｙ） ０．８８（０．０４＋０．８４） ０．９７（０．８９＋０．０７） ０．１５（０．０６＋０．０８）
收稿日期： ２００７－０４－２３ 作 者 简 介 ： 王 妙 英（ １９６５－） ， 女（ 汉 族） ， 江 苏 人， 工程师。
钢筋混凝土框架结构在设计电梯井筒时， 常常会在电梯井筒四角布置钢筋混凝土框架
柱， 由于井筒四周柱距往往小于平面内其它框架的柱距， 其形成的井筒框架会吸引较大的地
震剪力， 相应地减少了框架结构承担的地震剪力， 如果井筒框架内柱子的刚度差异较大， 刚
抗剪强度不满足要求。由于该 Ｚ 形柱的所
处位置其截面大小及形式较难改变， 而 Ｚ
形柱的截面刚度较周围柱明显偏大， 造成
了应力的过度集中， 使该柱不能满足截面 的计算要求。将该 Ｚ 形柱的截面平均一分
图 １ 井道的四角布置四个异形柱
为二， 截面变为两个 Ｌ形柱， 削弱了单柱的
截面刚度， 降低其吸收的地震力， 在其余
Ｃ ＡＤ 软件计算， 除 Ｚ 形柱外， 其余钢筋混
凝土框架柱的截面均满足计算要求， 计算
显示 Ｚ形柱的固定钢筋位置配筋面积为
２８５．９ｃ ｍ ２， 附 加 钢 筋 的 配 筋 面 积
１４１．２ｃ ｍ ２， 体 积 配 箍 率 为 ２．２， 柱 的 截 面
面积 为 ４５ｃ ｍ ２， 其 轴 压 比 满 足 抗 震 要 求 ，
重合， 以减少扭转， 框架结构在电梯井筒周围布置钢筋混凝土柱所形成的井筒框架， 其刚度
的大小对整个结构的抗侧刚度中心有影响， 甚至加剧平面的扭转。
川沙福利院为四层钢筋 混 凝 土框 架 结 构， 建 筑 面 积 ９１５０ｍ ２， 平 面 布 置形 态 是 三排 南 北
朝向的主体建筑平行分布， 中间由有顶连廊连接， 连廊与主体建筑由抗震缝分隔， 第二排的