無機房電梯設計探討

【摘 要】無機房電梯的應用越來越廣泛，如何使其設計更合理、更緊湊、更符合使用需求成為設計中應考慮的問題。論文從建筑中與無機房電梯相關的關鍵土建參數出發，闡述關鍵土建參數對無機房電梯的影響，展開對無機房電梯結構設計問題的探討。

【Abstract】The application of machine-roomless elevator is more and more widespread. How to make the design more reasonable， more compact and more in line with the use of the design becomes the problem to be considered in the design. The paper starts with the key construction parameters related to the machine room-less elevator e， expounds the influence of the key civil parameters on the machine room-less elevator， and probes into the structural design of the elevator without the computer room.

【關鍵詞】無機房電梯；電梯設計；土建參數

【Keywords】machine-roomless elevator； elevator design； civil parameters

【中圖分類號】TU857 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）06-0161-02

1 引言

隨著社會的進步，建筑的發展，人們對于電梯的要求也不斷提升。為了更低的建筑成本和更美觀的建筑設計，誕生了無機房電梯。和傳統電梯相比，無機房電梯取消了機房，將原機房內的主機、控制屏等移往井道等處。因此，這就會涉及井道布置、結構設計、土建要求、安全要求、標準符合性等一系列問題。本文針對無機房電梯設計問題，進行了分析。

采用無機房電梯的建筑，因自身的特點、外觀等要求，對于無機房電梯的土建有特定要求，主要有三點，井道尺寸、頂層高度、底坑深度。為了更符合無機房電梯的使用環境，需要達到更高的井道利用率、更小的頂層高度、更低的底坑深度。

2 井道尺寸

井道尺寸是指安裝電梯所需要的井道內平面尺寸。井道利用率是井道尺寸得到有效利用的一個指標，指轎廂內實際使用面積與井道平面面積的比值。對于無機房電梯來說，井道利用率越高越好，即同樣大的井道尺寸可以容納更大的電梯轎廂。為了達到更高的井道利用率，無機房電梯的井道布置尤為重要。配合結構設計，可提高無機房電梯的井道利用率。

3 頂層高度

頂層高度是指井道頂部最低部件到電梯最高停層站地面的垂直高度。無機房電梯的頂層高度即是建筑的層高，它需要做到與層高相適應。在GB7588-2003[1]中對于電梯頂部空間做了明確要求。此外，標準中其他條款和某些電梯部件也會對頂層高度產生影響，例如，對防護欄的要求等。影響頂層高度的主要因素有轎頂防護欄、主機、主機安裝、對重架、緩沖器及緩沖距離等。

4 底坑深度

底坑深度是指底坑地面到電梯最底層停層站地面的垂直高度。在GB7588-2003中對于電梯底坑深度做了明確要求。其中轎底或轎底輪是影響較大的因素，GB7588對于轎底最低部件與底坑地面的距離要求≤500mm，所以對于轎底和轎底輪的結構應緊湊，以縮小底坑深度。對重架的長度也會影響底坑深度。

綜上，明確了無機房電梯的關鍵土建參數，圍繞這三個土建參數，進行井道布置、部件選型和結構設計，才更有針對性。

5 井道布置

無機房電梯的井道布置分為對重側置、側后置和后置。對重側后置是當前應用最廣、井道利用率最高的布置方式。其相對于對重側置減少了一根橫向支架，省去了橫向支架的空間，所以在井道利用率上更具有優勢。對重側置和側后置的布置方式設計和鋼絲繩的繞繩方式簡單，但井道寬度方向要求稍高。對重后置繞繩方式復雜，存在鋼絲繩的反向折彎，鋼絲繩性能要求較高，或主機安裝的位置比較特殊，對于轎架設計和頂層高度會造成特別需求，但對重后置的布置方式較方正，有一定的市場需求。

6 主機及主機安裝

主機的形式很多，滾筒式主機、塊式抱閘主機、蝶式主機等，根據無機房電梯的特點，都追求薄、輕、小，以更利于井道布置。

根據不同的主機形式，不同的布置方式，設計主機安裝、轎廂繩頭。根據主機放置在井道上部和下部，分為上置式和下置式。上置式為主要方式，而下置式設計結構復雜，需要配置相應的反繩設計，且受潮濕、積水等環境因素影響會造成電梯故障，故已淘汰。

主機安裝的結構形式主要有擱機梁承載和導軌承載。前者結構簡單，但不夠緊湊，在高度方向和寬度方向上占用空間較大，不利于提高井道利用率，降低了頂層高度，且由于采用了擱機梁的結構，在井道壁上需要設計土建預留孔。后者的結構緊湊復雜，設計要求高，安裝在導軌上，并通過導軌將受力傳導到底坑地面。配合適合的主機，在高度方向和寬度方向上占用空間小，能有效提高井道利用率，降低頂層高度，且井道上不需要設置土建預留孔。導軌承載是無機房電梯的主要發展方向，它可以采用三軌支撐（一根主軌、兩根副軌），兩軌支撐（兩根副軌）、一軌支撐（主軌）。因導軌承載的主機安裝結構復雜，一般的理論計算難以滿足，應采用有限元分析與實際測試結合的方式進行，才能有效保證設計的安全性。

轎廂繩頭支架分為懸臂梁式、導軌支撐和繩頭梁。懸臂梁式，一般應用在小載重電梯上，是將繩頭支架伸入到墻體中，以懸臂梁的方式懸吊轎廂繩頭，對于繩頭支架與墻體的固定要求高，必須在墻體中上下部均制作預埋件，且與繩頭支架進行焊接固定。導軌支撐方式，則是將繩頭支架安裝在導軌上，通過導軌將受力傳導到底坑，結構復雜，應充分驗算和分析，繩頭吊點到導軌的距離避免過大，因為繩頭受力對導軌的力矩過大，會造成安全隱患。繩頭梁的方式，一般用于大載重無機房電梯上，穩定性較好，承載力高，但因置于導軌上部，從而影響了頂層高度。

7 反繩輪設置

無機房電梯一般采用2：1的繞繩方式，在轎廂部分需要設置鋼絲繩反繩輪。反繩輪主要分為上置式和下置式兩種，以下置式居多。上置式需要考慮其結構特點，會導致上部的部件進入到轎廂投影面，反而使頂層高度增加或轎頂檢修空間不足。下置式大體分為兩種，斜置和橫置，這兩種方式主要根據井道布置而定，但需注意，這兩種布置方式會導致轎架的結構產生變化。斜置式的轎架中心不會偏離，但需配置前后兩個緩沖器。橫置式，轎底輪的位置需放置在轎架的重心，轎架中心必須偏移，對應的安全鉗和緩沖器也是產生偏移的，在設計時，轎架的強度必須加以考慮，滿足在動作時所需的足夠的強度。

8 曳引鋼絲繩及輪系

在轎架反繩輪和對重反繩輪設計中，應盡量選用直徑較小的反繩輪。GB7588-2003對于鋼絲繩和輪子要求為40倍繩徑比，且鋼絲繩直徑不小于8mm，那么鋼絲繩的直徑越小，才能使反繩輪直徑更小。分別以8mm和10mm鋼絲繩計算，配套的反繩輪最小直徑分別為320mm和400mm。無論哪種鋼絲繩，都必須要滿足曳引能力和安全系數的要求，但對于對重后置布置的無機房電梯，由于井道布置的要求，會有兩個定滑輪，存在反向折彎，對于鋼絲繩的壽命有較大影響，設計時要重視。

9 轎廂和轎頂防護欄

轎廂部分影響頂層高度最大的部件是轎頂防護欄。防護欄的高度受到防護欄到井道壁的距離影響，以850mm為界，高度分別要求為700mm和1100mm。在井道布置和結構設計時，應使井道壁到防護欄的距離不大于850mm。使防護欄的高度控制在700mm。轎頂防護欄是轎廂上部裝置，轎廂高度會影響到轎頂防護欄的高度。所以無機房電梯的轎廂不宜過高，同時結合薄型的吊頂設計，使其對于頂層高度的影響降至最低。

10 對重架長度的要求

對重是電梯中平衡轎廂側重量的部件，由對重架和對重塊組成。對重總重量要求為P+ψQ（P：轎廂自重，Q：額定載重，ψ：平衡系數，0.4～0.5）。對重架的長度會對頂層高度和底坑深度產生影響，因而要求其長度越短越好，同時又要兼顧對重總重量，可以采取以下方法：①對重塊的材料宜選用密度大的材料，例如鑄鐵、Q235，或鑄鐵與復合對重塊混用；②轎廂輕量化設計以減少對重塊的數量；③對重反繩輪的設計采用平行布置，避免額外的反繩輪安裝架。

11 緩沖器和緩沖距離的要求

緩沖器選用自由高度和緩沖行程均較小的產品。同時在考慮了鋼絲繩合理彈性伸長的前提下，盡量減少緩沖距離。適當的緩沖器和緩沖距離可以直接有效地減頂層高度和底坑深度。

以上為基于關鍵土建參數進行無機房電梯設計時需要注意的主要因素，但無機房電梯是一個完整的系統，還有很多需要考慮的因素，這里就不一一論述了。隨著技術的進步，無機房電梯的布置、部件、曳引介質、結構形式、標準等也在不斷變化，但前提都是在無機房電梯安全使用的基礎上進行的。

【參考文獻】

【1】GB7588-2003.電梯制造與安裝安全規范[S].