电梯和地震:一个(联合国)神圣联盟?

By 安丁·史翠克-伯格夫 | 环境问题 |四月1,2022

阅读时间:6分钟

电梯和地震:一个(联合国)神圣联盟?
人工智能概述

即使在曾经被认为是低风险地区的地区,电梯也面临着日益严重的地震风险,这促使工程师和标准制定机构采取措施降低生命威胁并确保其正常运行。EN 81-77 标准源自欧洲规范 8,根据设计加速度将电梯分为四个抗震等级,指导措施从 0 级(无需采取任何措施)到 3 级(需要采取广泛的干预措施)。有效的减灾措施需要建筑师和电梯制造商之间的早期协调、参考国家附录中的区域参数、进行详细的模拟和特殊的抗震设计,以及严格的质量控制以确保关键间隙。新技术和测试设施有助于提高电梯的抗震能力,包括被动式钢丝绳摆动控制器、配重约束、加固的井道连接和大型摆锤试验。只要应用相关标准,就能确保乘客安全和电梯的持续运行。

专家们致力于研究防止地面震动导致垂直交通灾难的方法。

一开始,德国汉堡的一台新全景电梯经常停转——即使没有地震,也没有对电梯采取保护措施。 当一艘大船经过圣保利码头时,波浪会在这座长长的建筑物所在的沙质土壤中传播。

然而,现在德国、奥地利和瑞士的地震发生频率比预期的要高。 在截至30月10日的3.0天里,德国境内及周边地区发生了31次地震,震级为里氏2.0级以上,2.9-0.0级有3.0次,人们仍能感知。 与建筑物或电梯相关的是图中标记的 XNUMX 白色到 XNUMX 红色的地震带。

斯蒂芬·斯托默
斯蒂芬·斯托默

英格。 Stephan Störmer 来自 TÜV 奥地利 奥地利标准国际 ASI 奥地利委员会 017 “电梯、自动扶梯和自动人行道”主席和主席深入探讨了“风险因素地震:电梯安全吗?”的主题。 在最后一个 TÜV 奥地利电梯日。 接近那次事件,20 年 4.6 月 30 日发生了奥地利过去 2021 年来最猛烈的地震,震级为 81 级。欧洲标准 EN 77-2019:1998 下的电梯尺寸计算方法地震条件基于 EN 1-8“欧洲规范 0:抗震结构设计”。 该标准的目的是在地震影响后保护人类生命、限制损坏并保持电梯在结构中的功能。 该标准定义了四个等级,3到XNUMX级的电梯抗震等级。 作为考虑到各种参数的计算结果,尺寸标注加速度决定了四个类别之一的分配。 “我们非常重视该标准在奥地利的应用,”Störmer 说。 特别是在关键基础设施和密集使用的建筑物(例如医院)中,运行正常的电梯至关重要,因此必须考虑地震的风险因素,当然,还必须考虑所需的对策。 “不应低估或容忍可能产生的后果,”Störmer 说。

也可以参考: TÜV 奥地利电梯日二十周年

格茨梅茨多夫
格茨梅茨多夫

Götz Metzdorf 是奥地利 Goldbeck Rhomberg 的结构工程师,也是 ISO TC 178 第 6 工作组第 6 研究组的长期主席,“受地震条件影响的电梯和自动扶梯”列出了防震电梯的四个规划步骤: 

  1. 根据 EN 81-77 并与建筑物的建筑师明确电梯和建筑物的接口
  2. 通过 EN 1998-1 的国家附件 (NA) 考虑对建筑物的区域影响,因此对电梯的影响
  3. 机器锚固、绳索、汽车和自动扶梯框架等的模拟和计算(例如,通过 3D-FEM)
  4. 特殊的地震尺寸,例如在维也纳——由于维也纳东北部和西南部不同的参考地面加速度——导致对建筑物中电梯的不同要求。

根据地震类别,电梯的最终措施列于 EN 81-77 中,以防止地震可能对电梯造成损坏,例如电梯制造商通力在摘录中报告:“轨道支架损坏或已损坏损坏的。 限速器电缆断了。 滚柱导轨损坏或松动。”

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抗震建筑标准DIN EN 1998-1/NA:2011-01德国国家附录(NA)地震带图; 资料来源:GFZ Helmholtz-Zentrum Potsdam resp。 DIN。
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基于额定加速度的电梯地震类别; 资料来源:TÜV 奥地利

使用模拟,例如实验设计 (DOE) 和故障模式和影响分析 (FMEA),在设计阶段识别故障,并采取技术措施对其进行补救,以备将来使用电梯或自动扶梯产品。 据 Metzdorf 介绍,常见的例子包括高层建筑中电梯和自动扶梯的振动模拟、自动扶梯的固有频率和变形。

根据 VDMA 规划指南,建筑师应向电梯制造商提供以下信息:地震带、建筑物地面等级以及(如果适用)根据 EN 1998-1 NA 的基岩等级、建筑物的显着系数和尺寸或参考地面加速度。 瑞士电梯制造商迅达指出:“如果土木工程师从一开始就将地震安全纳入新建筑的结构计算中,预计额外成本不会超过 XNUMX%。” Metzdorf 展望未来:“BIM(建筑信息模型)将有助于工艺之间的合作,例如通过传递必要的尺寸参数或地板水平的变形。”

Metzdorf 认为,除了规划之外,特别重要的是制造和施工中的良好质量管理。 计算和绘制是电梯或自动扶梯的理想状态:“为了确保安全,特别是相对运动部件之间的间隙尺寸必须保持,无论是在车间还是在施工现场运输部件之后。” 这可以防止手指、衣服或儿童的脚被拉到门和竖井或自动扶梯台阶之间。

电梯防护措施要求
根据 EN 81-77 对电梯保护措施的要求; 资料来源:迅达

0级地震时,电梯还不需要额外的技术措施; 电梯技术干预的数量和类型增加到地震等级 3。最近的发展提供了新的可能性。 例如,东京的三菱电机公司开发了一种带有永磁体的设备,可以“被动地控制高层建筑中由大风或持续时间较长的地震引起的电梯绳索的摆动。 通过允许电梯在这种条件下继续运行,新设备有助于稳定电梯运行,并有助于提高运行舒适度。” 电梯 瑞士 Travasso AW GmbH 在其抗震电梯中小心翼翼地定位配重,使其“不会脱离导轨,因此在地震中您不会被电梯轿厢击中”。 德国门根的 Jäger Betonteile 制造的轴组件在地震多发地区相互连接——例如,以紧密连接的方式。

抗震电梯和部件的开发和使用的关键不仅在于它们的设计,还在于测试。 例如,TK Elevator (TKE) 为其位于德国罗特韦尔的 246 米测试塔配备了 240 米的 193 米主动摆锤用于阻尼。 这也可以设置塔的摆动,以便开发工程师可以模拟风或地震载荷。

梅茨多夫强调,他相信即使发生地震,只要符合标准要求,电梯内的乘客也不会受到伤害。 “绳子不会松动,即使在超出标准强度的地震中,因为有约束点。 电梯将安全地行驶剩余的 4 到 5 m 到下一层。 地震发生时,自动扶梯已关闭。”

混凝土摆
Rottweil TKE 试验塔中的混凝土摆; 资料来源:汉斯-威廉伯格霍夫
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