一、核心设计原则

1. 安全性第一：这是所有设计要点的根本。结构必须能可靠地承受电梯运行时的所有荷载，并具备足够的安全裕度。
2. 稳定性与刚度：井道结构必须有足够的刚度和稳定性，以限制在风荷载和电梯运行荷载下的振动和变形，确保电梯平稳运行和乘客的舒适感。
3. 协调性与美观性：作为观光电梯，其外观直接影响建筑的整体效果。结构设计需与建筑立面、室内装饰风格相协调，并尽量做到简洁、轻盈、通透。
4. 经济性与可实施性：在满足上述要求的前提下，选择合理的结构形式、构件截面和连接节点，优化材料用量，并考虑加工、运输和安装的便利性。

二、主要荷载分析（结构设计的依据）

钢结构井道需要计算以下主要荷载：

1. 永久荷载（恒载）：钢结构井道自身的重力、玻璃幕墙的重力、电梯导轨及支架的重力等。
2. 可变荷载（活载）：
   • 电梯运行荷载：包括轿厢自重、额定载重、对重、钢丝绳、随行电缆等。电梯制造商会提供具体的荷载值、作用位置及动态冲击系数。
   • 风荷载：这是观光电梯钢结构井道设计的控制性荷载。由于通常为独立高耸结构且外覆玻璃，风荷载巨大。需根据《建筑结构荷载规范》确定基本风压、风压高度变化系数、风振系数等。
   • 雪荷载：针对井道顶部的屋盖结构。
   • 施工和检修荷载：考虑安装和日后维护时的人员和设备重量。
3. 偶然荷载：如地震作用，根据建筑所在地的抗震设防烈度进行计算。
4. 温度作用：对于室外或温差大的环境，必须考虑钢结构因温度变化引起的热胀冷缩，设置必要的温度伸缩缝或释放措施。

三、结构体系与布置要点

1. 结构体系选择：

   • 框架体系：最常用。由钢柱、钢梁（各层井道门位置的横梁、支撑玻璃的横梁）组成。结构清晰，便于安装。
   • 桁架或空间网格体系：用于跨度较大或造型特殊的观光电梯，能有效提高整体刚度和稳定性。
   • 与主体结构的连接方式：
     • 完全独立：井道结构与主体建筑脱开，自成受力体系。适用于新建或后期加装，对主体结构影响小，但用钢量较大。
     • 部分依附：井道的一侧或两侧与主体建筑的梁、柱或剪力墙可靠连接。可以显著提高井道稳定性，节省钢材，但需对主体结构的承载力进行复核。

2. 柱网布置与截面选择：

   • 钢柱通常布置在井道的四个角部。为追求更好的观光效果，也可采用“包角式”玻璃，将钢柱内移。
   • 柱截面多采用方钢管或圆钢管，因其各向同性，抗压和抗弯性能好，外观也较美观。H型钢较少用于观光面。
   • 截面尺寸需通过计算确定，但通常不应小于200mm×200mm（方管）或Φ219mm（圆管），以确保足够的刚度控制变形。

3. 侧向刚度与支撑系统：

   • 保证侧向刚度是重中之重。主要措施包括：
     • 井道内对角支撑：在非观光面或视线要求不高的面设置交叉钢支撑或钢板剪力墙，这是最有效、经济的方法。为美观，支撑可做得很窄或采用拉杆。
     • 与主体结构刚性连接：将井道框架与相邻的混凝土楼板或梁柱刚性连接，利用主体结构提供侧向支撑。
     • 增大框架截面：当不能设置支撑时，只能通过加大柱、梁截面来提高框架刚度，但这通常不经济。

四、关键节点设计

节点是结构的重中之重，必须传力明确、安全可靠。

1. 柱脚节点：

   • 铰接：仅传递竖向力和水平力，不传递弯矩。基础设计相对简单，但井道顶部水平位移可能较大。
   • 刚接：能传递弯矩、剪力和轴力。能有效控制井道顶部位移，提高整体稳定性，但对基础的要求高，设计和施工复杂。对于较高的独立式观光电梯，推荐采用刚接柱脚。

2. 梁柱连接节点：通常采用刚性连接（焊接或高强螺栓连接），以形成抗侧力框架。

3. 玻璃幕墙与钢结构的连接节点：

   • 必须采用柔性连接，允许玻璃和钢结构之间有相对的位移和变形，避免因结构变形或温度变化导致玻璃破裂。
   • 连接件通常采用爪件（点式玻璃）或压板（框架式玻璃），通过螺栓与钢结构的连接件相连。
   • 连接点处需设置弹性垫片，以消除硬接触并适应变形。

五、围护结构与材料选择

1. 玻璃选择：

   • 必须采用安全玻璃，如钢化玻璃、夹层玻璃或夹层钢化玻璃。
   • 厚度通常为（8mm12mm）+胶片+（8mm12mm）的夹层玻璃，具体需根据玻璃分格尺寸和风压计算确定。
   • 可选择超白玻璃以获得更佳的透明效果。

2. 钢结构防腐与装饰：

   • 防腐：根据环境可采用热浸镀锌、喷砂除锈后喷涂防腐涂料（底漆+中间漆+面漆）等。
   • 装饰：为达到美观效果，常见做法是：
     • 氟碳喷涂：可选择多种颜色，耐久性好。
     • 不锈钢包覆：在主要受力钢结构外再包一层不锈钢板（镜面、拉丝等），外观极佳，但成本较高。

六、与其他专业的协调

1. 与电梯厂商的协调：

   • 尽早确定电梯型号，获取准确的电梯土建布置图，包括导轨支架位置、预埋件要求、井道顶部机房或驱动设备的空间需求等。
   • 复核井道内部的净空尺寸，确保符合电梯运行要求。

2. 与建筑及室内设计的协调：

   • 协调钢柱、横梁与各层电梯门洞、室内装修收口的关系。
   • 确定井道底部（基坑）和顶部（机房或驱动设备）的外观处理方案。

3. 与电气专业的协调：

   • 预留井道照明、电梯控制柜、呼梯盒等的电源和管线路径。

总结：设计流程建议

1. 确定参数：电梯载重、速度、提升高度、建筑地点（风、雪、地震）、建筑图纸。
2. 概念设计：选择结构体系（独立/依附）、柱网布置、初步截面估算。
3. 荷载计算：详细计算恒、活、风、雪、地震、温度荷载及组合。
4. 结构建模与分析：使用SAP2000、MIDAS、YJK等软件进行内力、变形（特别是水平位移）和稳定性计算。
5. 构件与节点设计：根据分析结果，设计梁、柱、支撑的截面，并详细设计所有关键节点。
6. 施工图绘制：绘制详细的平面、立面、剖面图和节点大样图。
7. 专业协调：与建筑、电梯、机电等专业进行最终核对。

总而言之，观光电梯钢结构井道设计是一个典型的“形式追随功能”并需兼顾美观的过程，其中抗风设计、侧向刚度控制和节点构造是确保其安全可靠的核心技术关键。强烈建议由具有相关经验的结构工程师主导完成。