張潔賢

　　天津市建筑工程學(xué)校天津300000

　　摘要：本文主要探討了框架結(jié)構(gòu)樓梯的震害問題，針對樓梯震害深入剖析，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);樓梯;震害;設(shè)計(jì)

　　一、樓梯的震害調(diào)查及原因分析

　　1、梯段板破壞

　　梯段板破壞主要表現(xiàn)為水平裂縫處混凝土被壓碎，梯段板彎曲下?lián)�，甚至斷裂，破壞主要發(fā)生在距離兩端支座約1/4跨處和樓梯施工縫處。產(chǎn)生此類震害現(xiàn)象的原因有以下兩點(diǎn)：

　　(1)梯段板上下端與樓層框架梁板相連，形成了一個空間的K形受力體系。在以往的配筋設(shè)計(jì)時(shí)，梯段板負(fù)筋長度通常按照跨度的1/4來確定，造成樓段板1/4跨處受力筋數(shù)量發(fā)生突變，成為受拉的薄弱部位。在反復(fù)水平地震作用下，梯段板與主體框架協(xié)同工作，到很大的反復(fù)的軸向拉壓力作用，造成梯段板在負(fù)筋截?cái)辔恢冒l(fā)生斷裂。

　　(2)樓體施工時(shí)，往往在梯段板跨中或1/3跨處設(shè)置施工縫。但因?yàn)橘|(zhì)量控制不嚴(yán)格，施工縫中存在殘?jiān)�，�?dǎo)致后澆混凝土在與先澆混凝土的結(jié)合面處強(qiáng)度較差，這樣在地震作用下產(chǎn)生的剪拉內(nèi)力極易使梯段板破壞。

　　2、樓梯間角柱的破壞

　　樓梯間角柱的破壞主要表現(xiàn)為角柱中部發(fā)生剪切破壞、鋼筋屈曲和混凝土被破碎。這是由于樓梯休息平臺通過平臺梁和平臺板與框架柱相連，樓梯間角柱凈高降低很多，導(dǎo)致樓梯間角柱分配到比其它框架柱大數(shù)倍的地震剪力。加上休息平臺對樓梯間角柱的約束，地震作用下角柱中間極易發(fā)生剪切屈曲破壞。

　　3、樓梯梯柱的破壞

　　樓梯梯柱通常為構(gòu)造配筋，截面寬高一般為200mm～250mm。地震中梯柱出現(xiàn)柱頭破損和混凝土壓碎。出現(xiàn)此類破壞的原因是：

　　(1)支撐梯段板的梯柱是雙向壓彎、雙向剪切構(gòu)件。梯柱截面過小，平臺梁在柱內(nèi)錨固長度過短，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)混凝土被壓碎，平臺梁縱筋被拔出。

　　(2)梯柱僅按構(gòu)造要求配筋，未考慮實(shí)際地震作用產(chǎn)生的較大的彎矩和剪力。

　　(3)節(jié)點(diǎn)處混凝土澆筑質(zhì)量較差，強(qiáng)度較低。

　　4、樓梯平臺梁、平臺板的破壞

　　樓梯平臺梁和平臺板的破壞主要發(fā)生在平臺梁的兩端和跨中。破壞特征是鋼筋外露和混凝土保護(hù)層剝落。產(chǎn)生此類震害的原因是：在水平地震反復(fù)作用下，樓梯構(gòu)件在框架中起了K形支撐的作用，上下梯段板反復(fù)推拉，平臺梁板承受空間的彎矩、剪力和扭矩復(fù)合作用，受力狀態(tài)復(fù)雜，導(dǎo)致樓梯平臺梁在跨中發(fā)生剪扭破壞，兩端節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)塑性鉸，混凝土被壓碎，鋼筋扭曲變形，平臺粱跨中裂縫向平臺板延伸。

　　二、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>

　　如何對一個工程項(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，首先需要通過概念抗震設(shè)計(jì)來間接實(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地開展施工，很大程度上可以減輕地震所造成的損害。在選擇建筑場地之前，首先根據(jù)建筑場地的地質(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。良好的延性對建筑結(jié)構(gòu)的作用無疑是肯定的，一方面它能有效地降低地震作用對框架結(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)地形成一個整體。所以說，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。一般來說，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、散落等問題，加強(qiáng)樓梯板的剛度值，還能適當(dāng)放寬對框架結(jié)構(gòu)樓梯的平面要求，對于框架結(jié)構(gòu)樓梯的層間變形，也非常容易控制。

　　三、框架結(jié)構(gòu)樓梯部分加強(qiáng)措施

　　下面對框架結(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

　　上個方法是采用合適的斷面與配筋來抵抗地震作用;另外還可以采用“放”，即將半層平臺與柱的聯(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柱與樓梯半層平臺相連，橫向剪力突增，是樓梯平臺和柱無連接的3倍多;橫向彎矩增大較多。由此可見，斷開樓梯平臺和框架柱的連接，能有效減少樓梯平臺對框架柱的地震影響。

　　(2)半層平臺梁剪力增大較多，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)造手冊所示的負(fù)筋長度按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，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)。樓梯平臺板也應(yīng)加強(qiáng)構(gòu)造。采用雙層雙向配筋來近似考慮梯板的斜撐作用。

　　結(jié)語：

　　事實(shí)再一次告誡我們，在充分鶯視主體結(jié)構(gòu)安全的前提下，確保其附屬結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件不先于主體結(jié)構(gòu)而破壞，同樣是抗震概念設(shè)計(jì)的重要一環(huán)。更有利于實(shí)現(xiàn)減輕震害和減少人員傷亡的目標(biāo)。

　　參考文獻(xiàn)：

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