王皓

【摘要】本文主要探討了框架結(jié)構(gòu)樓體的震害問(wèn)題，針對(duì)樓梯震害深入剖析，從而提出了一些比較可行的預(yù)防震害的設(shè)計(jì)對(duì)策，以期可以為今后框架結(jié)構(gòu)樓體的設(shè)計(jì)提供參考。

【關(guān)鍵詞】框架結(jié)構(gòu)；樓體；震害；設(shè)計(jì)

一、前言

框架結(jié)構(gòu)的樓體容易受到地震災(zāi)害的侵襲，只有做好結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，才能夠最大程度降低地震所帶來(lái)的災(zāi)害，保證框架結(jié)構(gòu)樓體結(jié)構(gòu)的抗震效果，提升建筑的質(zhì)量。

二、板式樓梯概述

板式樓梯作為目前建筑工程項(xiàng)目中最為常見(jiàn)的一種豎向通道，在各類(lèi)建筑物中都極為常見(jiàn)。雖然在現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展中，電梯日趨普及，但是傳統(tǒng)的板式樓梯仍然在眾多新興建筑結(jié)構(gòu)中以安全、方便的優(yōu)勢(shì)占據(jù)著重要的地位。

1、板式樓梯概念

板式樓梯是將樓梯作為板來(lái)進(jìn)行考慮的。是將板的兩端置放在休息平臺(tái)的邊梁上，而休息平臺(tái)支撐在墻體之上的一種樓梯結(jié)構(gòu)。這種樓梯結(jié)構(gòu)是目前建筑工程領(lǐng)域中最為常見(jiàn)的一種，極為常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)主要有三跑樓梯、單跑樓梯、雙跑樓梯等。它在應(yīng)用中具備著受力簡(jiǎn)單、施工方便的優(yōu)勢(shì)。

2、板式樓梯的應(yīng)用

板式樓梯作為當(dāng)前建筑工程領(lǐng)域中最為常見(jiàn)的豎向交通通道，在各類(lèi)建筑中得到了極為廣泛的使用。在結(jié)構(gòu)分析中，這種樓梯通常都是按照受彎構(gòu)件進(jìn)行分析的，在受力彎件分析中，這些樓梯不僅表現(xiàn)出良好的工作性能，同時(shí)更是存在著方便、快捷以及安全性高的特點(diǎn)。

三、框架結(jié)構(gòu)樓梯的震害破壞形式

樓梯在地震作用中受到破壞是以為普遍的，現(xiàn)階段，我國(guó)樓梯施工多為現(xiàn)澆混凝土制造，結(jié)合實(shí)際案例和以往震害資料，我們可以將現(xiàn)澆樓梯在框架結(jié)構(gòu)中的建筑物在受到地震作用下的受破壞形式劃分以下幾種：

1、樓梯的平臺(tái)梁受到破壞：包括樓梯轉(zhuǎn)接出的平臺(tái)梁，樓梯上下梯段相交處的平臺(tái)梁各處梁體在地震作用下發(fā)生剪切、剪扭、彎曲變形等破壞。

2、現(xiàn)澆樓梯踏步板破壞：在地震的作用下，踏步板中預(yù)加的鋼筋和踏步板的混凝土界面發(fā)生破壞，使得內(nèi)部鋼筋被拉斷或者發(fā)生彎曲變形；或者由于樓梯的剪切變形，使得鋼筋脫離出預(yù)制混凝土踏板；或者在預(yù)制混凝土踏步板和砌筑墻體連接的接縫出踏步板會(huì)從中滑落進(jìn)而影響到整個(gè)框架結(jié)構(gòu)。

3、樓梯柱破壞：像旋轉(zhuǎn)形樓梯等，旋轉(zhuǎn)中心的樓梯柱會(huì)隨著樓梯混凝土踏步板的破壞而破壞；還有就是樓間構(gòu)造角柱的端部發(fā)生剪切破壞。

4、平臺(tái)預(yù)制板的破壞：和平臺(tái)梁緊挨的平臺(tái)預(yù)制板也是容易破損的結(jié)構(gòu)，它主要是樓梯上下端頭部分發(fā)生剪切破壞等。

四、框架結(jié)構(gòu)樓梯抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、采用適當(dāng)?shù)钠搅⒚?/p>

如何對(duì)一個(gè)工程項(xiàng)目實(shí)施建筑布局與結(jié)構(gòu)布置？這通常與建筑物的平立面直接相關(guān)。有數(shù)據(jù)表明，簡(jiǎn)單、規(guī)則的框架結(jié)構(gòu)樓梯其抗震能力普遍較強(qiáng)。這是因?yàn)閺?fù)雜式框架結(jié)構(gòu)樓梯在地震發(fā)生時(shí)內(nèi)部構(gòu)件的強(qiáng)度與剛度形不成一致規(guī)律，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)非常明顯。因此，在對(duì)框架結(jié)構(gòu)樓梯的設(shè)計(jì)中務(wù)必加強(qiáng)措施，盡可能遵循建筑物的均勻?qū)ΨQ(chēng)原則，避免采用不規(guī)則的建筑方案，從總體上降低框架結(jié)構(gòu)樓梯的剛度偏心率，并準(zhǔn)確無(wú)誤地計(jì)算出相關(guān)的地震反應(yīng)數(shù)據(jù)，這有利于在必要的情況下采取抗震措施和細(xì)分處理措施，保障在地震作用下，受力有明確、直接的傳遞途徑。

2、選擇有利場(chǎng)地

在梯段板實(shí)際配筋計(jì)算時(shí)，梯段板按單向板力學(xué)模型進(jìn)行配筋計(jì)算，上部負(fù)筋通常按照跨復(fù)雜性，首先需要通過(guò)概念抗震設(shè)計(jì)來(lái)間接實(shí)現(xiàn)“大震不倒”，樓梯的抗震概念設(shè)計(jì)與計(jì)算設(shè)計(jì)同等重要。由于施工場(chǎng)地的地質(zhì)環(huán)境不同，建筑結(jié)構(gòu)在地震中的反應(yīng)也是不盡相同的。因此，在有選擇的情況下，選擇一塊有利于抗震的場(chǎng)地開(kāi)展施工，很大程度上可以減輕地震所造成的損害。在選擇建筑場(chǎng)地之前，首先根據(jù)建筑場(chǎng)地的地質(zhì)狀況及建筑結(jié)構(gòu)的需求，分析出哪些是有利地段，哪些是不利地段，無(wú)論何時(shí)都不要在危險(xiǎn)地段上進(jìn)行建設(shè)，以免造成不必要的人員傷亡與財(cái)物損失。

3、保證結(jié)構(gòu)的延性

所謂的結(jié)構(gòu)的延性，就是在承載力沒(méi)有明顯減小的情況下，結(jié)構(gòu)所能產(chǎn)生非彈性變形的能力，其很大程度上體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的變形能力。有必要說(shuō)明的是：在地震作用下，結(jié)構(gòu)的延性直接影響著框架結(jié)構(gòu)樓梯能否在災(zāi)難中屹立不倒，所以結(jié)構(gòu)的延性在某些意義上等同于結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，二者都是建筑抗震設(shè)計(jì)中所要考慮的重要指標(biāo)。那么怎么樣在地震作用下使框架結(jié)構(gòu)樓梯的鋼筋混凝土展現(xiàn)出結(jié)構(gòu)的延性呢？這應(yīng)該盡量地將塑性變形集中作用于延性較好的構(gòu)件上。良好的延性對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的作用無(wú)疑是肯定的，一方面它能有效地降低地震作用對(duì)框架結(jié)構(gòu)樓梯的影響，另一方面還能吸收地震能量，防止建筑結(jié)構(gòu)的倒塌。

4、增強(qiáng)建筑物的整體性

框架結(jié)構(gòu)樓梯作為許多細(xì)節(jié)構(gòu)件連接而成的整體，是一個(gè)具備空間剛度的結(jié)構(gòu)體系，其能否承受地震驚人的破壞力量，全看各構(gòu)件間能不能實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)工作、有機(jī)地形成一個(gè)整體。所以說(shuō)，框架結(jié)構(gòu)樓梯的整體性能不但是建筑抗震的首要條件，還是框架結(jié)構(gòu)樓梯抗震設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)內(nèi)容。一般來(lái)說(shuō)，鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓梯板和樓梯的整體性能好，在適當(dāng)位置布設(shè)構(gòu)造柱，并配置相應(yīng)的構(gòu)造鋼筋，不但能夠消除滑移、散落等問(wèn)題，加強(qiáng)樓梯板的剛度值，還能適當(dāng)放寬對(duì)框架結(jié)構(gòu)樓梯的平面要求，對(duì)于框架結(jié)構(gòu)樓梯的層間變形，也非常容易控制。

五、框架結(jié)構(gòu)樓梯部分加強(qiáng)措施

在目前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，樓梯構(gòu)件并沒(méi)有參與主體框架設(shè)計(jì)，也沒(méi)有考慮樓梯對(duì)主體結(jié)構(gòu)的影響。通過(guò)對(duì)樓梯的框架結(jié)構(gòu)模型的分析，我們可知考慮樓梯與不考慮樓梯對(duì)框架主體結(jié)構(gòu)影響很大。下面對(duì)框架結(jié)構(gòu)樓梯部分的加強(qiáng)措施有：

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

由于樓梯的存在使得在樓梯間附近的框架構(gòu)件的內(nèi)力增大，在地震作用下增大更明顯，而其對(duì)遠(yuǎn)離樓梯間的框架構(gòu)件內(nèi)力的影響很小。建議在采用普通結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件計(jì)算分析的基礎(chǔ)上，適當(dāng)放大與樓梯構(gòu)件直接相連的框架梁柱的配筋。

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

上個(gè)方法是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。樓梯間相鄰構(gòu)件出現(xiàn)的變化如下。

（1）Z2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。

（2）半層平臺(tái)梁剪力增大較多，彎矩有所減小。

（3）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l/4板跨截?cái)唷?/p>

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應(yīng)使負(fù)筋完全貫通以承擔(dān)梯板中實(shí)際存在的軸力。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。

參考文獻(xiàn)

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