谈电梯抗地震要求及任务

1854年美国奥的斯为电梯发明了安全钳，此后电梯开始被社会认可，受到人们的欢迎，迄今已有近150年之久。随着世界科学技术的突飞猛进，从上世纪80年代开始至今仅仅20多年，电梯技术已经迅速更新换代。其中有代表性并且起前导作用的有2项重大成果：一项是微机及微电子技术在电梯上的应用；另一项是交流调频调压驱动技术用于电梯驱动系统。这2项突破，又带动了其它电梯控制新理论、新技术、新设计、新材料在电梯领域中的发展，也对大量电梯新功能以及电梯新梯种起了催生作用。在这令人眼花缭乱的飞速发展的科技成果面前，安全仍然是电梯的第1要求。而且，随着电梯运行速度、运行高度的不断提高以及应用越来越广泛和越来越频繁，电梯与社会和人群构成了越来越密切和关系。电梯的安全性更引起社会和广大用户的关心，逐渐成为社会关注的问题。
　　面对电梯技术和产品的这种大好形势，在我们继续关注电梯的安全和性能要求的同时，新的重要安全要求已摆在我们面前，需要引起电梯行业和国家主管部门的注意，这就是电梯的抗地震性能或抗地震安全要求。现在我国已有数十万台以上新老电梯伴随着楼群在人口密集地区日夜运行，人们对电梯的依赖性越来越大。除了品牌、价格、质量、功能等外，人们普遍关心的还是电梯运行的安全可靠性及突发事态下的安全感。在人类对地震这一自然灾害还不能准确预报和加以控制的情况下，与建筑物对抗震要求一样，电梯的抗震性能和要求必然引起人们的关注，需要提到议事日程上来考虑。
　　事实也确实如此。国外发达国家如美国1964年的阿拉斯加大地震，1971年的洛杉矶大地震；日本1978年的宫城县海大地震等等所造成的电梯损坏，都敲响了重视建筑物内电梯抗地震的警钟。经过对地震给电梯造成的损坏进行统计、分析，可以为电梯的抗地震工作积累*手资料，进而可以着手加强电梯抗地震性能和功能方面的一系列工作。在积累资料进行分析的基础上，日本电梯安全中心前后用了10多年研究时间，在1980年完成了日本《电梯抗震设计及施工指南》。《指南》主要从工程设计上对地震给电梯的影响和损坏，对电梯导轨、绳轮等等的设计计算以及机房设备的防震措施等方面作了规定和介绍。国外专业刊物如《电梯世界》、《地震谱(Earthquake Spectia)》、《结构工程(Journal of Structural Engineering)》等对电梯遭受地震时的损坏情况，部件的受力分析、计算和某些部件的数字模型以及部件的设计、安装等进行了分析和理论探讨。
　　我国是发展中国家，这方面的研究还处于初始阶段。但是，我国所拥有的电梯数量和乘坐人群已赶上发达国家，电梯市场前景潜力巨大，尤其是《工程建设强制性条文》的执行，更会加快电梯的发展。电梯抗震要求已呼声迭起。江苏连云港核电站的电梯已在国内*次明确提出了抗震要求；其后，大亚湾核电站等电梯项目也有了这样的考虑或要求。可以预见，今后高层建筑的电梯抗震要求会越来越普遍，抗震并将进一步成为电梯的新任务、新课题。
　　电梯是附属于高层建筑的大型、复杂组装设备，不可能在实物上进行抗震试验研究，也无法用缩小比例的建筑物和电梯模型来做复杂的抗震试验，应用计算机进行仿真模拟试验在理论上和技术上都还不具备条件。因此，借鉴国外的资料和技术，积累实践经验，提高分析能力，开展理论研究是必要而可行的途径。
　　国内专家、学者也开始了这方面的理论分析研究工作，在《工程抗震》、《起重运输机械》等刊物以及一些高校学报上进行了交流和讨论。
　　蒂森电梯公司在我国已在其产品上成功进行了抗震分析及设计改进，并通过了国家授权的专业机构-同济大学抗震防灾研究所的抗震试验和计算机计算分析验证。试验是利用进口的全电脑控制的大型振动试验设备对实物及实际安装进行模拟地震来完成的。在我国还没有这方面先例和经验可循的情况下，解决好以下几方面问题是完成抗震试验及计算分析验证的重要条件。
　　第1项是选好进行试验的合作单位。拥有高素质的科研和技术力量，先进的试验设备(包括系统的硬件和软件)和丰富的经验和业绩是选择和评估的主要内容。
　　第2项是结合具体项目，从技术、经济观点分析振动设备是否适用，特别是试验设备有关的各种参数和功能是否满足试验要求；振动试验、分析用软件是否先进并获得了主管部门以及国际的广泛认可。
　　第3项也是起核心作用的是组织电梯工程技术人员和抗震试验、分析专业人员共同讨论和准备抗震试验与计算分析大纲，该大纲是整个工作的指导文件。
　　第4项是确定地震工况，按照电梯所承受的震谱图根据抗震试验要求进行分析和处理，取符合要求并可以使用的抗震试验输入反应谱。
　　第5项应当对电梯进行合理的部件分解，分析各个部件及接口的受震情况并改进设计，落实技术措施，准备相应的图纸、资料。在进行这方面工作时既要紧密结合电梯产品及安装实际，又要考虑试验设备和试验现场的可操作性。
　　第6项是电梯工程技术人员与抗震试验、分析专业人员之间的交流和配合。在国内还没有开展过这种项目或进行过这种协作的情况下，这方面的合作和协调要贯穿全过程。相互理解和支持是试验和计算分析取得成功的重要条件。
　　电梯抗震的理论研究已超越了原来电梯的设计、计算的观念和范畴。对从事电梯产品的技术人员来说，在掌握电梯产品的设计和技术之外，也需要注意跨专业、跨学科的知识扩充。研究地震及电梯的地震响应，对电梯及部件进行受力和运动分析，强度、变形、位移计算以及计算机仿真，都离不开电脑技术和相关软件的应用以及结构力学、数学建模、有限元方法等专业知识和技能。如果电梯工程技术人员在这方面能有所扩充和了解，甚至掌握某些技能，会大大有助于在抗震领域内的工作的开展。对从事抗震分析、研究的专业人员来说，工作的对象是电梯及其部件，是一个比较特殊和复杂的组合性的专用运输系统，直接关系到人们的安全。这些专业人员了解电梯，同样也是重要而有益的。可见，进行电梯抗震研究，解决电梯抗震问题，跨专业、跨学科的合作是十分必要的。
　　另一方面，电梯抗震要求更直接面对具体设计和工程措施并用实验或计算分析加以验证。有许多措施往往是结合具体实际进行分析，提出解决办法，通过试验反复改进而取得成功的。如电气控制柜的抗震措施，机房设备的防位移、防倾覆，以及防脱绳等就是这方面的例子。
　　解决电梯抗震问题，也会对电梯功能提出要求，例如地震紧急操作、地震后如何尽快恢复功能等。针对我国情况，要组织有关专家及工程技术人员讨论，明确目标及操作流程。具体实施方案和采用的技术由各企业、公司来确定。
　　通过抗震分析、试验，可能会发现在地震状态下由于地震力的作用，原来的电梯部件设计思想或者所考虑的功能不能满足要求；这也可能涉及对标准的解释、修改或补充，需要由国家主管部门组织专家分析、讨论。
　　电梯抗震要求已越来越迫切地摆在电梯行业的日程上，它给传统电梯的设计提出了新任务、新课题。希望我国的电梯在地震这样的自然灾害面前，也能较好保证其安全功能。