电梯井对多层轻钢结构设计的影响分析

　　表1结构周期与振型自振周期计算模型模型一1.3727（Y方向平动）1.3368（X方向平动）模型二1.3314（Y方向平动）l.3193（X方向平动）模型三0.6057（Y方向平动）0.4584（X方向平动）工业建筑2003年增刊表2*大位移、*大层间位移角计算模型*大位移（mm）*大层间位移角（rad）X方向Y方向X方向Y方向模型一模型二模型三表2的数据同样证明轻钢框架电梯井道对结构整体刚度的影响很小。剪力墙井道则使结构的横向和纵向位移大大减小。下面结合三个计算模型中各层位移和层间位移角曲线，就电梯井道对于结构体系的影响做进一步的说明。

　　I方Y方*大楼层位移*大层间位移角两张图表中，模型一、模型二曲线都近乎重合。这也说明轻钢框架电梯井道对于结构整体刚度的影响很小，而钢筋混凝土电梯井道则大大改善了结构体系的受力特性。从*大楼层位移曲线可以很明显的看出，主框架结构在水平荷载作用下呈剪切型变形。将钢筋混凝土电梯井道和主框架共同计算时，二者通过楼板协同工作，共同抵抗水平荷载，必须满足变形协调，从而使侧向变形呈弯剪型。在*大层间位移角曲线图中，模型三曲线平滑而且曲率很小，这说明在钢筋混凝土电梯井道的协同工作，上下各层的变形趋于均匀，也就是说结构各层剪力趋于均匀，从而各层梁柱截面尺寸也趋于均匀。

　　工业建筑2003年增刊如果采用剪力墙电梯井道作为主要抗水平力构件，必将使框架柱和主梁的内力减小。为了明确剪力墙电梯井道对主框架梁柱构件受力的影响，下面给出模型一和模型三中主要梁柱构件的内力。

　　表3主要结构构件内力模型一。模型三注：表中数字为构件正应力与设计值的比值。

　　主框架与剪力墙电梯井道共同验算后，主要梁柱构件内力减小为原来的60%左右。如果主框架和电梯井分别验算而不考虑相互影响，结果必将导致用钢量很不经济。

　　从上面的分析可以看出，剪力墙电梯井道不仅影响到结构的周期、位移，还将影响到结构各层的构件截面尺寸，从而影响到总用钢量。

　　下面我们根据模型三的计算结果修改主框架的主要梁柱截面尺寸，从而定量的分析电梯井对于构件截面尺寸和总用钢量的影响。计算结果汇总见下表：表4主要构件截面尺寸以及总用钢量对比模型一模型三A列柱B列柱D列柱总用钢量（吨）从表4可以看到，考虑了剪力墙电梯井道对结构体系整体刚度的影响之后，原框架中的主要梁柱截面尺寸都减小为原来的3/4左右，总用钢量减少50吨，占原总用钢量的15%.可见，将剪力墙电梯井道放人主框架中共同验算，通过其对结构体系整体刚度的影响，不仅使结构的周期，*大位移和*大层间位移角大幅度减小，同时还能优化梁柱构件的截面尺寸，从而减小钢框架结构体系的总用钢量。

　　四、连接节点设计对于模型一，我们将电梯井道与主框架分别验算而不考虑相互作用，但是实际工程中，考虑到二者的变形影响，建议在主框架与电梯井之间设置变形缝。

　　对于模型二，由于电梯井本身采用钢框架结构，所以与主框架之间的连接只需按照钢结构设计手册进行设计即可。一般我们采用栓焊混合节点（见）。

　　对于模型三，我们通常采用在剪力墙电梯井道中预埋钢框架或钢圈梁的方法来实现电梯井与主框架的连接。节点构造同匕。

　　五、结论电梯井的布置应当遵循居中布置或者对称布置的原则，以减小结构的扭转效应；不能对称布置时，应当使结构的刚度中心尽量与质量中心重合，以减小地震力产生的扭矩。

　　钢结构电梯井道对于结构整体刚度的影响很小。在工程设计中，完全可以对电梯井道和主框架分别进行验算，而不必考虑二者的组合作用。

　　钢筋混凝土抗震墙电梯井道使得钢结构框架体系趋近于框架-剪力墙结构体系，大大增加了结构的横向和纵向刚度。从而减小了结构的自振周期和顶点位移。同时，钢筋混凝土抗震墙电梯井道使多、篼层框架结构的竖向刚度趋于均，对于抗震有利。另外，电梯井道成为主要抗侧力构件后，减小了框架中的主要。梁柱截面尺寸，从而减小总用钢量。