框架结构中板式楼梯震害分析及对策探讨
2013-08-15韩彤
韩 彤
(大庆石化工程质量监督站,黑龙江 大庆 163714)
1 框架结构中板式楼梯的破坏形态与成因分析
板式楼梯是框架结构中最常用的楼梯结构形式,而框架结构是目前最常用的建筑结构形式,照此逻辑可以证明:对框架结构中的板式楼梯进行抗震性能的研究,很具有普遍性与代表性。
在目前的框架结构建筑中,楼梯的破坏形式主要可归纳出以下5种:
1.1 梯板破坏
如果楼梯梯板在施工过程中的施工缝大小与长度留置不恰当、施工缝中存留较多尘渣等,会导致新旧混凝土的粘合性降低,在遭到地震等强大外力作用时,楼梯梯板就很容易发生断裂,其断裂位置一般分布在距离支座的1/3处、施工缝边缘、装修层、沿梯板长度的方向等部位。另外,除了外力因素的影响,如果在楼梯梯板施工进行配筋设计时,没有充分考虑到它所能承受的最大拉力进行合理分配,也是造成梯板断裂的最主要原因之一。
1.2 梯间小柱破坏
基于抗震性的考虑,一般在楼梯设计中,不建议采用砖砌体来支承楼梯平台梁。目前一般做法是在钢筋混凝土框架梁设小柱,小柱顶两个方向设梁。受建筑平面限制,梯间小柱截面多为200mm×200mm或250mm×250mm,纵筋一般配Φ14或Φ16,在地震中楼梯间小柱大量出现柱头破损,梯梁纵筋被拔出的情况。
1.3 梯间框架柱剪切破坏
现在的板式楼梯设计中,在半层处的平台通常是通过平台梁及平台板来与框架柱进行连接。如果楼板刚性假定,它所分得的地震减力约是其他柱的8位,这就很容易导致楼梯间的框架柱在强地震作用下发生严重的剪切破坏。
1.4 楼梯平台板和平台梁的破坏
如今我们在对建筑楼梯平台梁以及平台板进行设计施工的过程中,一般都是采用按受弯计算的方法来对其进行处理,这就使得楼梯平台梁板在使用的过程中受到的推力比较小,使其可以安全的使用。但是在地震的作用下,楼梯梁板在使用过程中,受到的轴力就比较大,而且由于楼梯平台梁板结构在建筑工程中其宽度一般在200~250mm之间,因此使得平面梁板的抗弯和抗剪切能力比较低,从而导致在建筑结构楼板平台梁板结构在使用的过程中,受到比较严重的破坏。
1.5 楼梯间填充墙破坏
梯板的斜向放置、梯间小柱无法延伸到上层的梁底、填充墙结构不合理等一系列原因,都会导致楼梯间填充墙的破坏程度远大于他墙面的破坏程度,在地震时势必会造成大量的人员伤亡与财物损失。
2 板式楼梯震害的对策建议
板式楼梯在地震当中是极容易受到破坏的建筑结构,而如果在其施工中又没有对楼梯的抗震性进行深入分析与合理设计,会使得整个楼梯的抗震性能更差,从而给地震中的人们逃生造成大的阻碍与困扰。基于上述种种原因,楼梯的抗震性能设计一定要得到有关单位和个人的高度重视,最大程度的降低板式楼梯的震害。
2.1 材料选择
混凝土与钢筋是板式楼梯最重要的两个基础施工材料,在实际施工过程当中,一定要多方参考,选择最合适的混凝土与钢筋,为之后的工程施工打下基础。具体的选择原则是:混凝土一定要易于振捣,级配要合理;钢筋要选择延展性好、级配合理的HRB335级钢筋和HRB400级钢筋,禁止使用不利于提高延展性的冷轧扭钢筋。
2.2 施工对策
施工现场一定要加强管理,拟定合理的施工方案,严格遵守施工要求,进行混凝土的浇筑振捣和养护工作,提高混凝土的施工质量。施工中最需要注意的地方就是处理好施工缝的问题,防止出现夹渣等情况;施工缝尽可能的留在楼层平台板内,因为相较于其他地方而言,平台板有四边支承板,安全储备更大更可靠。
2.3 设计对策
计算框架主体结构配筋率时,将梯板纳入考虑范围,通过计算分析进而得出结果,最后在计算所得的结果上加大配筋。主体结构计算时,由于考虑进了梯板的斜撑作用,所以结构的整体性能会发生一定的改变,其中改变最为突出的是楼梯梯板以及框架柱,两者的受力情况会与先前截然不同。为此,在设计时应该尽量选择适当、可行的计算软件,科学准确的对结构以及楼梯的受力情况进行分析,并根据计算分析结果来适当加大框架结构内部构件的配筋。
切断梯板与框架柱的联系,在框架梁上做独立小柱支撑楼梯板。上条所列方法可简单归纳为“抗”, 即采用合适的断面与配筋来抵,抗地震作用;另外还可以采用“放”, 即将半层平台与柱的联系切断,在框架梁靠近框架柱的部位另设独立小柱来支撑梯板。今后在梯板设计中,应按拉弯构件设计,梯板负筋应全部拉通,而不能按现行构造手册所示的负筋长度按1/4板跨截断。
结合当前实际,对现有楼梯进行改造。鉴于原有楼梯在设计和建造时大多是参考相关混凝土结构构造手册来实施的,所以建造所采用的梯板额配筋方式多遵循单向板配筋原则,进而使得梯板在地震水平剪切力的作用下,不得不负责承担过大的轴力。然而由于梯板所受的水平地震剪切力并没有在施工图纸中反映出来,所以导致梯板在实际安装和使用时因受到拉力而结构发生损坏。对于这类问题,改造时应该从梯板的配筋率入手,将传统的单向配筋方式改变成负筋贯通整个梯板,且负责承担梯板所受剪切力与轴力的新的配筋方式
3 结语
综上所述,在建筑工程的施工设计中,必须要充分考虑到板式楼梯的抗震性,以提高建筑的整体抗震性。要求在施工中需要做好楼梯的受力分析,从材料选择开始抓起,提高施工技术水平,完善施工设计方案,严格遵守建筑抗震设计中的相关规定,保证建筑在遭受地震灾害时能够尽可能的降低楼梯的损害,为建筑内人员提供可靠的逃生通道。
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