第1章  緒論

1.1快裝式鋼結構電梯產品分析/ 1

1.2快裝式鋼結構電梯關鍵技術/ 2

1.2.1快裝技術/ 2

1.2.2安全技術/ 4

1.2.3與建築要素的匹配技術/ 7

1.3快裝式鋼結構電梯設計綜述/ 7

1.3.1全生命周期設計/ 8

1.3.2模塊化設計/ 9

1.3.3創新設計/ 10

1.3.4鋼結構節點剛性化設計/ 10

1.3.5計算機輔助鋼結構力學計算與分析方法/ 12

1.4本書主要內容/ 16

1.5本章小結/ 18

參考文獻/ 18



第2章  快裝式電梯鋼結構節點剛性化分析

2.1快裝式電梯鋼結構綜述/ 20

2.1.1快裝式鋼結構電梯的組成/ 20

2.1.2快裝式電梯的鋼結構組成及作用/ 20

2.1.3快裝式電梯的鋼結構的設計原則和要求/ 21

2.2快裝式電梯鋼結構體繫分析/ 23

2.2.1鋼結構節點分析/ 23

2.2.2鋼結構特點與性能/ 24

2.3標準節節點剛性化結構設計方案/ 26

2.3.1節點設計原理與方法/ 26

2.3.2梁柱半剛性節點設計方案/ 34

2.3.3節點結構分析/ 36

2.4標準節節點剛性化結構方案仿真與分析/ 36

2.4.1仿真方法/ 36

2.4.2仿真結果分析/ 37

2.4.3仿真結果對比分析/ 40

2.4.4分析結論/ 42

2.5本章小結/ 45

參考文獻/ 45



第3章  快裝式鋼結構電梯典型結構創新設計

3.1概述/ 47

3.2鋼結構電梯主體結構創新設計/ 48

3.2.1快裝式鋼結構電梯片式井道標準節設計/ 48

3.2.2快裝式鋼結構電梯井道標準節連接結構設計/ 50

3.2.3快裝式鋼結構電梯用金屬屋頂設計/ 52

3.2.4鋼結構電梯轎廂固定結構/ 53

3.3電梯工裝創新設計/ 55

3.3.1快裝式鋼結構電梯井道標準節弔裝工裝設計/ 55

3.3.2快裝式鋼結構電梯井道標準節運輸工裝設計/ 57

3.3.3快裝式鋼結構電梯轎門與層門運輸工裝設計/ 58

3.3.4快裝式鋼結構電梯控制櫃安裝運輸工裝設計/ 60

3.4電梯基礎結構創新設計/ 61

3.4.1快裝式鋼結構電梯一體式混凝土底坑設計/ 61

3.4.2快裝式鋼結構電梯地腳螺栓定位裝置設計/ 63

3.5本章小結/ 64

參考文獻/ 64



第4章  電梯鋼結構的結構模塊化設計

4.1電梯鋼結構模塊化設計技術分析/ 66

4.1.1電梯鋼結構模塊化設計技術背景/ 66

4.1.2電梯鋼結構模塊化設計內容/ 67

4.1.3電梯鋼結構模塊化設計的技術優勢和價值/ 68

4.2電梯鋼結構模塊的劃分/ 70

4.2.1電梯鋼結構模塊劃分依據/ 70

4.2.2井道鋼結構模塊/ 72

4.2.3入戶平臺鋼結構模塊/ 74

4.2.4樓梯連接鋼結構模塊/ 74

4.3電梯鋼結構模塊化設計流程/ 75

4.4電梯鋼結構模塊的編碼/ 76

4.4.1電梯鋼結構模塊編碼的基本原則/ 76

4.4.2電梯鋼結構模塊編碼的方案/ 77

4.5電梯鋼結構模塊連接技術/ 79

4.5.1電梯鋼結構模塊連接技術分析/ 79

4.5.2電梯鋼結構模塊的連接方式/ 81

4.6本章小結/ 83

參考文獻/ 83



第5章  鋼結構電梯面向快裝的模塊化設計

5.1快裝式鋼結構電梯產品模塊化設計綜述/ 85

5.1.1快裝式鋼結構電梯產品模塊化設計目的及意義/ 85

5.1.2模塊化理論綜述/ 86

5.1.3模塊化設計概念及方法/ 87

5.2快裝式鋼結構電梯模塊的劃分/ 88

5.2.1快裝式鋼結構電梯模塊的劃分方法/ 88

5.2.2快裝式鋼結構電梯模塊的劃分與配置/ 90

5.2.3快裝式鋼結構電梯模塊劃分的評價/ 95

5.3快裝式鋼結構電梯產品模塊的編碼/ 96

5.3.1快裝式鋼結構電梯模塊編碼的目的與作用/ 96

5.3.2快裝式鋼結構電梯模塊編碼的原則及編碼/ 96

5.3.3快裝式鋼結構電梯模塊編碼評價/ 98

5.4快裝式鋼結構電梯產品模塊化設計繫統設計/ 98

5.4.1產品平臺/ 98

5.4.2快裝式鋼結構電梯產品平臺設計思路/ 99

5.4.3快裝式鋼結構電梯柔性產品平臺/ 100

5.5快裝式鋼結構電梯的產品族設計/ 102

5.5.1產品族概念及與產品平臺的關繫/ 102

5.5.2快裝式鋼結構電梯產品族建立與配置方法/ 103

5.6本章小結/ 105

參考文獻/ 105



第6章  鋼結構電梯與既有建築環境匹配技術

6.1電梯與建築環境匹配技術分析/ 107

6.2後錨固技術分析/ 108

6.2.1後錨固連接技術/ 108

6.2.2後錨固連接方法分析/ 111

6.3有機化學錨栓與膨脹螺栓實用對比分析/ 115

6.3.1錨固原理/ 115

6.3.2性能對比分析/ 115

6.3.3局限性/ 118

6.3.4應用場合/ 119

6.4鋼結構走廊平臺與建築物的匹配/ 120

6.4.1鋼結構電梯與既有建築物的匹配形式/ 120

6.4.2井道與樓梯連接方式及工程應用/ 124

6.5電梯基礎沉降控制技術與設計/ 131

6.5.1既有建築基礎沉降的原因分析及防治措施/ 131

6.5.2鋼結構電梯基礎沉降的原因分析及防治措施/ 132

6.5.3既有建築加裝電梯的防沉降方法/ 133

6.6本章小結/ 133

參考文獻/ 134



第7章  快裝式電梯典型鋼結構部件強度剛度優化改進分析

7.1基於ANSYS 的典型鋼結構部件力學分析概述/ 135

7.2力學分析理論與方法概述/ 137

7.2.1法解決工程問題的步驟/ 137

7.2.2法基本理論/ 138

7.2.3誤差分析/ 148

7.3典型案例/ 148

7.3.1基於ANSYS 的快裝式鋼結構電梯井道剛度強度分析/ 148

7.3.2基於ANSYS 的快裝式鋼結構電梯入戶平臺剛度強度分析/ 159

7.4本章小結/ 161

參考文獻/ 161



第8章  快裝式電梯整體鋼結構力學計算與分析

8.1快裝式電梯鋼結構力學計算方法綜述/ 163

8.2快裝式電梯鋼結構3D3S 計算模型的構建/ 166

8.2.1鋼結構模型構建簡化和計算條件/ 166

8.2.2空間計算模型的建立/ 166

8.2.3空間結構模型的檢查/ 167

8.3快裝式電梯鋼結構荷載分析/ 168

8.3.1荷載類別/ 168

8.3.23D3S 軟件荷載編輯/ 169

8.3.3荷載組合/ 170

8.4快裝式電梯鋼結構設計驗算結果分析/ 170

8.4.1設計驗算內容及原理/ 170

8.4.2基於3D3S 的設計驗算過程/ 172

8.4.3設計驗算結果分析/ 173

8.5典型案例/ 173

8.5.1快裝式電梯單體式鋼結構計算及分析/ 173

8.5.2快裝式電梯並聯式鋼結構計算及分析/ 180

8.6本章小結/ 186

參考文獻/ 186

隨著我國人民生活水平的提高和人口老齡化問題的日益突出，為既有建築加裝電梯已經成為新時代發展的必然要求，也已經成為各級政府高度重視的重大民生問題。鋼結構電梯具有相對獨立於既有建築的井道鋼結構和入戶平臺鋼結構，同時能在既有建築內居民正常居住生活的情況下安裝施工。但是，目前的鋼結構電梯產品存在與既有建築匹配不理想、制造成本高、安裝程序復雜而嚴重擾民、安裝速度慢、乘坐舒適性差、安全性和可靠性低等問題。鋻於此，本專著著重解決了快裝式鋼結構電梯設計理論與方法的關鍵問題。本書的研究工作得到西部經濟隆起帶和省扶貧開發重點區域引進急需緊缺人纔項目“快裝式鋼結構電梯關鍵技術研究及應用”、山東省重點研發計劃項目“面向舊樓加裝的快裝式鋼結構電梯研發”和山東富士制御電梯有限公司委托項目“快裝式鋼結構電梯關鍵技術研究”與“鋼結構電梯精準快捷計算關鍵技術研究”的資助。

本書采用理論分析、過程推導、實例驗證相結合的方法，對快裝式鋼結構電梯的鋼結構節點剛性化分析、典型結構創新設計、模塊化設計、與既有建築環境要素匹配、鋼結構力學計算與分析等科學與技術問題進行了研究，主要內容包括以下8 章：

第1 章，對快裝式鋼結構電梯的產品特點和關鍵技術進行了分析，對全生命周期設計、模塊化設計、創新設計、鋼結構節點剛性化設計、計算機輔助鋼結構力學計算與分析等設計理論與方法進行了簡要概述，引出了本書主要研究內容。

第2 章，基於幾何不變體繫，給出了鋼結構的設計原則和要求，依據鋼結構節點的設計原理和方法，創新設計了電梯鋼結構井道標準節梁柱半剛性化節點的三種方案，並對三種方案進行了仿真分析。

第3 章，分析鋼結構電梯典型結構中的物理衝突，改進鋼結構電梯的標準節及連接結構、相關活動部件的運輸固定結構以及鋼結構電梯基礎底坑和地腳螺栓定位裝置，縮短快裝式鋼結構電梯的安裝施工時間，減少運輸成本。

第4 章，針對快裝式電梯的鋼結構這種大型部件，應用模塊化設計理論對鋼結構進行模塊劃分、模塊設計，采用模塊化的管理方式對每一個電梯鋼結構模塊進行編碼，有效提升了電梯鋼結構的研發效率，降低了設計成本，並且提升了產品品質。

第5 章，探討了電梯面向快裝的機電繫統零部件與鋼結構模塊的組合匹配方案、快裝式鋼結構電梯產品功能模塊三層次劃分方法，進而對模塊進行編碼，結合模塊參數化設計，提出構建適合快裝式鋼結構電梯產品的模塊化和參數化相結合的柔性產品平臺，並研究了基於產品平臺的產品族開發技術。

第6 章，建立了鋼結構平臺與既有建築結構間螺栓連接方式和有機化學錨栓連接方式的計算模型，提出了多種平臺-牆體螺栓防松的改進方法和多種鋼結構井道-建築物匹配的組合方式，並對既有建築物和新建電梯井道沉降的原因進行了分析。

第7 章，基力學分析基本理論，利用ANSYS 軟件對快裝式電梯鋼結構井道與鋼結構平臺的強度和剛度進行了優化改進分析。

第8 章，基於結構力學構建了快裝式電梯整體鋼結構3D3S 計算模型，開展了快裝式電梯整體鋼結構荷載分析，並以快裝式電梯單體式鋼結構和並聯式鋼結構為典型案例驗證了模型構建和計算分析方法的正確性和有效性。

研究內容是在查詢、總結現有相關領域研究成果的基礎上展開的，對當前相關領域研究中存在的問題進行了探索與嘗試，然而，由於所研究的內容涉及機械、建築等多學科，且當前物理實驗數據較少，因此，相關理論成果還有待於進一步驗證。本書從工程應用角度出發，繫統地闡述了快裝式鋼結構電梯相關設計理論及的研究成果，是筆者近10 年來在電梯產品設計與分析領域中科研成果和工程實踐的總結。

全書第1、2、4、5 章由張青撰寫，第3、6 章由張瑞軍撰寫，第7、8 章由劉立新撰寫，全書由張青統稿，研究生張昊、賈體昌、崔瀚文、荊浩、陳晨、張鵬和劉明星為本書做了大量的圖形繪制、整理工作。本書在撰寫過程中借鋻了相關的國內外參考文獻，參考了相關領域學者的研究內容，在此一並表示感謝。

限於筆者能力與水平，書中難免存在不足之處，懇請讀者批評指正。



著者