框架結(jié)構(gòu)中板式樓梯震害分析及對(duì)策探討

1、框架結(jié)構(gòu)中板式樓梯震害分析及對(duì)策探討 【摘要】近年來(lái)我國(guó)有多地都遭遇了不同程度的地震災(zāi)害，很多房屋建筑受損，給人民群眾的生命安全帶來(lái)嚴(yán)重威脅。為了能夠進(jìn)一步提高建筑的抗震性能，建筑設(shè)計(jì)人員都在積極研究和改進(jìn)施工技術(shù)?，F(xiàn)本文中主要是針對(duì)框架結(jié)構(gòu)中板式樓梯這一細(xì)節(jié)部位的抗震性能進(jìn)行分析研究。文章首先分析了板式樓梯的破壞形態(tài)與成因，繼而就其應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行了簡(jiǎn)要探討，提出一些對(duì)策建議，以供參考。 【關(guān)鍵詞】框架結(jié)構(gòu)；板式樓梯；震害破壞；成因；對(duì)策 在建筑結(jié)構(gòu)中，板式樓梯是內(nèi)部最為常用的上下通道形式，在現(xiàn)代建筑中具有著廣泛的應(yīng)用。很多建筑設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)的板式樓梯時(shí)，大都認(rèn)為這僅僅只是供人們上下樓，并

2、不承受太大的荷載，因而并不特別重視其性能設(shè)計(jì)。但事實(shí)上，當(dāng)建筑遭受地震等外界巨大作用力時(shí)，板式樓梯是極易受到破壞的，樓梯一旦破壞，人們?cè)谡饡r(shí)的唯一逃生通道就沒(méi)有了，給人員逃生和震后救援都帶來(lái)極大的難度。為此，必須要重視起建筑結(jié)構(gòu)中的板式樓梯抗震設(shè)計(jì)。以下本文中筆者主要通過(guò)分析樓梯的破壞成因，來(lái)探討其相應(yīng)的對(duì)策措施。 1、框架結(jié)構(gòu)中板式樓梯的破壞形態(tài)與成因分析 在當(dāng)前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，框架結(jié)構(gòu)無(wú)疑是最為常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式，而板式樓梯也是建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部中常用的樓梯結(jié)構(gòu)形式。因此以框架結(jié)構(gòu)中的板式樓梯作為例子來(lái)研究樓梯的抗震性是最具有代表性和廣泛性的。一般來(lái)講，在框架結(jié)構(gòu)的板式樓梯中，樓梯的破壞形態(tài)主

3、要有以下幾種： 1.1梯板破壞 樓梯梯板遭受破壞一般是梯板在外界作用力下發(fā)生斷裂，其斷裂的部位一般都在距離支座的1/3處、施工縫處、裝修層以及沿梯板長(zhǎng)度方向等部位。導(dǎo)致梯板破壞的原因除了地震的強(qiáng)大外力作用以外，還有在建筑施工中，對(duì)梯板的施工縫留置不夠合理恰當(dāng)，或者施工縫中存在較多的夾渣，使得新舊混凝土結(jié)合性較差，使得其在外力作用下極易發(fā)生斷裂。另外，若樓梯在設(shè)計(jì)施工中，對(duì)其進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有充分考慮到梯板的抗震性，因而布置鋼筋時(shí)忽視了其所能承受的最大拉力，也很容易引起梯板斷裂。 1.2梯間小柱破壞 基于抗震性的考慮，一般在樓梯設(shè)計(jì)中，不建議采用磚砌體來(lái)支承樓梯平臺(tái)梁。目前一般做法是在鋼筋混凝土

4、框架梁設(shè)小柱，小柱頂兩個(gè)方向設(shè)梁。受建筑平面限制，梯間小柱截面多為200mm200mm或250mm250mm，縱筋一般配14或16，在地震中樓梯間小柱大量出現(xiàn)柱頭破損，梯梁縱筋被拔出的情況。出現(xiàn)此類破壞的原因是：柱截面過(guò)小，梯橫梁在柱內(nèi)的錨固長(zhǎng)度不能滿足規(guī)范規(guī)定的最低要求；節(jié)點(diǎn)混凝土澆筑質(zhì)量差，強(qiáng)度低；未考慮地震時(shí)該柱實(shí)際存在的地震彎矩，柱的強(qiáng)度不足等。 1.3梯間框架柱剪切破壞 現(xiàn)有板式樓梯在半層處平臺(tái)通過(guò)平臺(tái)梁和平臺(tái)板與框架柱相連，與其他位置框架柱相比，樓梯間框架柱凈高約為其他位置的一半，在樓板剛性假定的前提下，其分得的地震剪力約為其他柱的8倍左右，即便考慮樓梯平臺(tái)的一部分位移，樓梯間的框

5、架柱分得的地震作用也比其他柱大得多，這就導(dǎo)致了地震區(qū)中大量的樓梯間框架柱發(fā)生嚴(yán)重的剪切破壞。 1.4樓梯平臺(tái)板和平臺(tái)梁的破壞 目前樓梯平臺(tái)梁和平臺(tái)板一般均按受彎計(jì)算，在正常使用狀態(tài)下，梯板推力很小，梁板均能安全正常的工作；而在地震作用下（尤其在大震時(shí)），梯板的軸力很大，對(duì)平臺(tái)梁而言，梯板的推力使平臺(tái)梁平面外受彎、受剪，而平臺(tái)梁寬度一般很小，大多在200250mm之間，平面外抗彎及抗剪能力極低，所以在重災(zāi)區(qū)，包括中等烈度區(qū)都有大量的樓梯在平臺(tái)處發(fā)生破壞。 1.5樓梯間填充墻破壞 由于梯板斜向放置，梯間小柱將樓梯間填充墻分割得很零碎且梯間小柱未伸至上層梁底，填充墻構(gòu)造措施不到位等多方面原因，導(dǎo)致樓

6、梯間填充墻較房屋其他處的破壞大很多，在地震時(shí)造成大量人員傷亡。 2、板式樓梯震害的對(duì)策建議 由上述分析我們可以看出，在地震中，建筑的板式樓梯是極易遭受破壞的結(jié)構(gòu)部位，尤其的在建筑施工設(shè)計(jì)中沒(méi)有充分考慮到樓梯的抗震性設(shè)計(jì)，而使得樓梯的抗震性能更差，更易遭受破壞，給人們震中逃生帶來(lái)極大不便，甚至?xí)璧K人們的順利逃生。因此，必須要加強(qiáng)對(duì)樓梯的抗震性能設(shè)計(jì)，最大程度的降低或避免板式樓梯的震害。在此，筆者從材料選擇、施工、設(shè)計(jì)等三方面來(lái)提出了一些對(duì)策建議，具體如下所示： 2.1材料選擇 板式樓梯的主要施工材料就是混凝土與鋼筋，因此在施工中必須要注意選擇合適的混凝土與鋼筋。要求混凝土的級(jí)配合理，易于振搗；

7、鋼筋不得選用不利于提高延性的冷軋扭鋼筋，要使用延性較好，級(jí)配合理的hrb335級(jí)鋼筋和hrb4oo級(jí)鋼筋。 2.2施工對(duì)策 在樓板的施工中，要注意提高混凝土的施工質(zhì)量，確?；炷恋臐仓駬v以及養(yǎng)護(hù)都嚴(yán)格按照施工要求進(jìn)行作業(yè)。其中最重要的就是要處理好施工縫的問(wèn)題，防止其出現(xiàn)夾渣等質(zhì)量問(wèn)題，這也是施工中最需要注意到的地方。要求施工現(xiàn)場(chǎng)管理人員必須加強(qiáng)管理，嚴(yán)格制定施工方案，在留置施工縫時(shí)，要盡可能留在樓層平臺(tái)板內(nèi)，因?yàn)橄鄬?duì)梯板而言，平臺(tái)板為四邊支承板，安全儲(chǔ)備更大。 2.3設(shè)計(jì)對(duì)策 2.3.1主體結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)考慮梯板參與工作，按計(jì)算結(jié)果加大配筋?？紤]樓梯梯板的斜撐作用后，結(jié)構(gòu)的整體工作性能發(fā)生的較大

8、變化，尤其是梯板本身及和樓梯半層平臺(tái)直接相連的框架柱，其受力會(huì)發(fā)生較大變化，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用合適的軟件，準(zhǔn)確分析樓梯的受力情況，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果加大構(gòu)件的配筋。在地震烈度不高的情況下，這一方法基本可行。 2.3.2切斷梯板與框架柱的聯(lián)系，在框架梁上做獨(dú)立小柱支撐樓梯板。上條所列方法可簡(jiǎn)單歸納為“抗”，即采用合適的斷面與配筋來(lái)抵抗地震作用；另外還可以采用“放”，即將半層平臺(tái)與柱的聯(lián)系切斷，在框架梁靠近框架柱的部位另設(shè)獨(dú)立小柱來(lái)支撐梯板。采用本思路另建一模型可以看出樓梯間相鄰構(gòu)件出現(xiàn)的變化如下：柱與樓梯半層平臺(tái)相連，橫向剪力突增，是樓梯平臺(tái)和柱無(wú)連接的3倍多；橫向彎矩增大較多。由此可見(jiàn)，斷開(kāi)樓梯平臺(tái)和框

9、架柱的連接，能有效減少樓梯平臺(tái)對(duì)框架柱的地震影響。半層平臺(tái)梁剪力增大較多，彎矩有所減小。梯板軸力增大較多。不論是否切斷樓梯平臺(tái)梁和柱的連接，梯板都承受了較大的軸力。今后在梯板設(shè)計(jì)中，應(yīng)按拉彎構(gòu)件設(shè)計(jì)，梯板負(fù)筋應(yīng)全部拉通，而不能按現(xiàn)行構(gòu)造手冊(cè)所示的負(fù)筋長(zhǎng)度按1/4板跨截?cái)唷?2.3.3改進(jìn)現(xiàn)有樓梯構(gòu)造。按樓梯的實(shí)際受力狀態(tài)配筋。目前梯板的設(shè)計(jì)不論是教科書(shū)還是設(shè)計(jì)中經(jīng)常參考的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊(cè)，梯板配筋均采用單向板的配筋方式，在水平地震作用下，梯板將承擔(dān)較大的軸力，而梯板施工圖中卻基本未反映這種效應(yīng)，導(dǎo)致梯板大量產(chǎn)生受拉破壞。所以梯板的配筋方式至少應(yīng)改成使負(fù)筋完全貫通以承擔(dān)梯板中實(shí)際存在的軸力的方式。由于梯板的斜撐作用導(dǎo)致樓梯平臺(tái)梁受到平面外的剪力，產(chǎn)生平面外彎矩，此部分目前在設(shè)計(jì)中也未加考慮，所以平臺(tái)梁設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)如實(shí)考慮平面內(nèi)和平面外的彎矩及剪力，按雙向受彎構(gòu)件并按框架梁的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。樓梯平臺(tái)板也應(yīng)加強(qiáng)構(gòu)造，采用雙層雙向配筋來(lái)近似考慮梯板的斜撐作用。 3、結(jié)語(yǔ) 綜上所述，在建筑工程的施工設(shè)計(jì)中，必須要充分考慮到板式樓梯的抗震性，以提高建筑的整體抗震性。要求在施工中需要做好樓梯的受力分析，從材料選擇開(kāi)始抓起，提高施工技術(shù)水平，完善施工設(shè)計(jì)方案，嚴(yán)格遵守建筑