樓梯滑動(dòng)支座

1、樓梯滑動(dòng)支座集團(tuán)工程管理部徐紅杰2014.10.19一、 板式樓梯震害的主要破壞類型 .1二、樓梯對(duì)于框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響 .5三、樓梯抗震設(shè)計(jì)中的兩種基本思路 .6四、樓梯間設(shè)置滑動(dòng)支座 .7五、樓梯滑動(dòng)支座施工過程 .10六、滑動(dòng)支座處地面處理注意事項(xiàng) .14樓梯滑動(dòng)支座樓梯作為逃生通道，在地震來臨時(shí)擔(dān)任著重要的作用。然而在震 后進(jìn)行的大量調(diào)查發(fā)現(xiàn)，擔(dān)任這一逃生角色的樓梯，并未在白然災(zāi)害 面前發(fā)揮其所應(yīng)有的功能。以目前最常見的鋼筋混凝土板式樓梯為 例，震害表明，樓梯往往先于主體結(jié)構(gòu)破壞前產(chǎn)生種種破壞，嚴(yán)重影 響了樓梯作為逃生路線的重要功能。一、板式樓梯震害的主要破壞類型5 5 . . 1

2、212 汶川大震后，經(jīng)過了大量的調(diào)查研究后發(fā)現(xiàn)，鋼筋混凝土 結(jié)構(gòu)中的樓梯破壞是普遍現(xiàn)象。樓梯部位的橫墻和樓板中斷破壞較其 他區(qū)域嚴(yán)重，而且樓梯破壞的同時(shí)，樓梯間墻體破壞也較嚴(yán)重。常見 板式樓梯在地震作用下主要震害有以下幾個(gè)方面。1.1. 梯板震害第一種情況（見圖 1 1）是沿板寬出現(xiàn)貫穿裂縫，梯板鋼 筋被壓曲或拉斷，特別是梯板采用延性較差的冷軋扭鋼筋時(shí)， 通縫處 鋼筋全部被拉斷，導(dǎo)致梯板斷裂垮塌。2.2. 梯板震害第二種情況（見圖 2 2）是板斷裂并產(chǎn)生較大錯(cuò)動(dòng),與混凝土剝離鋼筋3.3. 梯板震害第三種情況 （見圖 3 3） 是在板施工縫位置產(chǎn)生剪切滑移 裂縫。在施工縫施工前泥沙并未清除干凈，

3、混凝土交界面未處理好， 接縫處極易形成薄弱部位，在地震作用下，該處破壞較明顯，甚至存 在上、下兩塊板錯(cuò)位分離如圖 3 3 所示。4.4.梯板震害第四種情況是垂直梯度方向產(chǎn)生剪切斜向裂縫，梯板段方向的破壞，在該方向梯板受力類似斜撐，地震時(shí)受到反復(fù)的拉、壓作用。圖 4 4 樓梯平臺(tái)梁破壞5.5. 平臺(tái)板震害：第一種情況是上下梯板相交處的平臺(tái)板剪切裂縫.由平臺(tái)粱剪切破壞裂縫進(jìn)一步發(fā)展而成； 平臺(tái)板第二種震害情況 是沿梯粱邊緣產(chǎn)生的平臺(tái)板受拉裂縫；平臺(tái)板第三種震害情況是懸挑 板式平臺(tái)板產(chǎn)生類似少筋粱的板平面內(nèi)受彎破壞， 裂縫由內(nèi)向外逐漸 開展并貫通懸挑板。也具有在垂直梯度方向的類似剪力墻的抗側(cè)力作用這

4、種震害為順梯圖 5 5 平臺(tái)板破壞二、樓梯對(duì)于框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響在重點(diǎn)關(guān)注的框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，即使對(duì)于兩跑樓梯這種傳統(tǒng)上認(rèn) 為對(duì)于主體結(jié)構(gòu)影響不大的樓梯體系。它對(duì)于框架結(jié)構(gòu)的抗震性能也 有不可忽略的影響。福建建筑設(shè)計(jì)研究院主任通過建模分析指出樓梯 的存在顯著增大了結(jié)構(gòu)局部的抗側(cè)剛度減小了結(jié)構(gòu)的白振周期。計(jì)算結(jié)果顯示： 梯板在平行梯板方向的地震作用下會(huì)產(chǎn)生非均勻分布的軸 向應(yīng)力，靠近框架平面一側(cè)的正應(yīng)力水平是另一側(cè)的 2 2 . . 5 5 倍3 3 倍, 梯板呈現(xiàn)偏拉的受力狀態(tài)，在底部兩層梯板的最大正應(yīng)力約為 7000N/m7000N/m2 2；在樓樓平臺(tái)板正對(duì)梯縫的位置產(chǎn)生了顯著的應(yīng)力集中

5、應(yīng) 力水平大致為梯板應(yīng)力的 3 3 倍。曹萬林等人通過框架結(jié)構(gòu)樓梯間試驗(yàn)研究也得出了相似的結(jié)論。其樓梯間試驗(yàn)?zāi)Ｐ头謨呻A段制作。第一階段不澆筑樓梯。但將樓梯鋼 筋按設(shè)計(jì)要求綁扎好，待未澆筑樓梯的框架養(yǎng)護(hù)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后， 先進(jìn) 行其彈性層剛度測試；第二階段澆筑樓梯，將其養(yǎng)護(hù)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后， 進(jìn)行帶樓梯框架結(jié)構(gòu)的彈性及彈塑性試驗(yàn)。 彈性階段采用荷載和位移 聯(lián)合控制的加載方法，彈塑性階段主要以位移控制加載。 試驗(yàn)結(jié)構(gòu)表 明樓梯對(duì)結(jié)構(gòu)剛度和承載力的貢獻(xiàn)是不宜被忽視的。在彈性階段，樓梯的抗側(cè)剛度約為兩棉中框架抗側(cè)剛度的 1 1 . . 123123 倍，而層剪力是按 剛度分配的，所以樓梯在彈性階段對(duì)結(jié)構(gòu)的支撐

6、作用是較大的。但是超過彈性階段后.樓梯剛度衰減的速度快于框架， 因此層剪力在樓梯 與框架之間的分配比例是變化的。三、樓梯抗震設(shè)計(jì)中的兩種基本思路目前，在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，考慮樓梯對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影 響多停留于構(gòu)造要求.例如考慮到樓梯間的不對(duì)稱布置可能帶來結(jié)構(gòu) 扭轉(zhuǎn)。 故應(yīng)盡量將樓梯間對(duì)稱布置；樓梯間使樓板有較大削弱時(shí)，應(yīng) 采取加強(qiáng)樓板及連接部位的措施； 對(duì)樓梯間短柱應(yīng)全長加密箍筋；樓 梯間的非承重墻體，應(yīng)采取與主體結(jié)構(gòu)可靠連接或錨固等。同時(shí)，在 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，框架結(jié)構(gòu)樓梯間的設(shè)計(jì)是與主體結(jié)構(gòu)分開進(jìn)行的， 并沒有考慮地震作用對(duì)其的影響，也沒有考慮其對(duì)主體結(jié)構(gòu)的影響。新版建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中明

7、確指出應(yīng)考慮樓梯構(gòu)件的影響。 對(duì)此 有兩種基本設(shè)計(jì)思路：一種是考慮樓梯參與整體分析計(jì)算的方法， 另 一種認(rèn)為，框架結(jié)構(gòu)中的樓梯為了避免形成支撐。 可以采用滑動(dòng)連接的方式消除其對(duì)主體結(jié)構(gòu)的附加影響。四、樓梯間設(shè)置滑動(dòng)支座地震作用下主體結(jié)構(gòu)發(fā)生層間側(cè)移并導(dǎo)致樓梯承受拉、壓力作 用，對(duì)樓梯結(jié)構(gòu)而言這是一個(gè)被動(dòng)的受力過程。顯然，不能期望通過 改變樓梯的設(shè)計(jì)去限制地震作用下樓層的剪切變形， 而只能考慮調(diào)整 樓梯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以提高其適應(yīng)變形的能力， 確保樓梯結(jié)構(gòu)不在主體結(jié) 構(gòu)倒塌前坍塌而失去逃生通道的功能。 從結(jié)構(gòu)整體受力角度來看，如 果樓梯參與抵抗水平地震作用，受力是很復(fù)雜的，同時(shí)樓梯構(gòu)件對(duì)于 保證人民生

8、命安全叉具有極為重要。因此其結(jié)構(gòu)的安全要求和構(gòu)造措 施（抗震等級(jí)）宜比主體結(jié)構(gòu)有所提高。但這對(duì)矛盾使得我們要考慮樓 梯在地震作用下的構(gòu)件承載力驗(yàn)算， 樓梯構(gòu)件的受力十分不利，所以 在這種情況下，如果按照傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法勢(shì)必將極大增加構(gòu)件截面尺寸 和配筋面積，而這反過來又導(dǎo)致樓梯間的局部剛度增大， 從而在水平地震作用下分配到更大的地震力。因此，目前有很多人討論，是否能 夠改變傳統(tǒng)的施工方法。使得樓梯跟規(guī)范計(jì)算所假定的條件一樣。北京市設(shè)計(jì)研究院胡慶昌提出：框架結(jié)構(gòu)中樓梯為了避免形成支 撐，可采用滑動(dòng)連接，樓梯段的上端節(jié)點(diǎn)為較接，下端節(jié)點(diǎn)為滑動(dòng)支 承。重慶大學(xué)的金全友等人則認(rèn)為?？芍辉谔荻伟逑露伺c平臺(tái)粱

9、（板）處設(shè)置為滑動(dòng)支承，通過層間位移角限制條件下梯段拉、壓應(yīng)變估計(jì)， 同時(shí)提出建議滑動(dòng)支座支承長度不小于 300mm300mm。金聯(lián)社則認(rèn)為，滑動(dòng)支座支承長度的確定應(yīng)按照：高層建筑物在跨度方向大震下的彈塑性水平位移計(jì)算確定并考慮梯扳最小支承長度 80mm80mm。并給出參考示例，假設(shè)某工程抗震設(shè)防烈度為 8(0.2g)8(0.2g)度, 梯板和休息板之間跨度方向在小震下的彈性水平位移為 12.5mm12.5mm . .則 計(jì)算出的支承長度應(yīng)為 279mm279mm。關(guān)于滑動(dòng)支座的構(gòu)造要求。金聯(lián)社提出隔離滑動(dòng)層處鋼筋不連通，為減少摩擦，水平縫處可采用聚四氟乙烯板，或采用柔性材料如 聚苯板；也可直

10、接將隔離滑動(dòng)層設(shè)置為施工冷縫， 但這種做法摩擦力 較大?；蚩梢圆捎脙蓧K鋼扳組成此滑動(dòng)支座， 具體做法為一塊固定于 上部梯段板下端，并與梯段板內(nèi)鋼筋焊接固定，另一塊預(yù)埋于梯段粱 上部。兩塊鋼板之間可涂防銹潤滑劑以減少摩擦力。為了進(jìn)一步改善 滑動(dòng)支座在地震與正常狀態(tài)下的受力性能?？稍阡摪逯g增設(shè)橡膠墊 片，做成類似橡膠支座的形式。表面由建現(xiàn)迎計(jì)處里心聚四氟乙烯板該方法的優(yōu)點(diǎn)是從構(gòu)造上將主體結(jié)構(gòu)與樓梯構(gòu)件脫開， 消除了樓 梯構(gòu)件對(duì)主體結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算中的不利影響， 只需保證樓梯間圍護(hù)墻及 主體結(jié)構(gòu)不倒塌，即可保證罕遇地震下樓梯的疏散功能。 在結(jié)構(gòu)整體 抗震計(jì)算中，樓梯構(gòu)件不參與結(jié)構(gòu)整體抗震計(jì)算， 也可不

11、考慮樓梯構(gòu) 件的剛度作用?？砂磦鹘y(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，僅考慮豎向荷載作用下進(jìn)行配 筋計(jì)算。該方法的缺點(diǎn)是在地震作用下，水平縫處的裝修材料存在局 部破損的可能，需要在地震后進(jìn)行局部裝修的處理。 鑒于樓梯間作為 疏散及救災(zāi)通道的重要性，該缺點(diǎn)應(yīng)在可接受的范圍內(nèi)。五、樓梯滑動(dòng)支座施工過程1 1.支設(shè)滑動(dòng)支座梯梁、挑板模板圖集 11G101-211G101-2 當(dāng)中規(guī)定：ATaATa、ATbATb 型為帶滑動(dòng)支座的板式樓 梯，梯板全部由踏步段構(gòu)成，其支承方式為梯板高端均支承在梯梁上， ATaATa 型梯板低端帶滑動(dòng)支座支承在梯梁上，ATbATb 型梯板帶滑動(dòng)支座 支承在梯梁的挑板上。2.2.預(yù)埋滑動(dòng)支座滑動(dòng)面材料滑動(dòng)面采用何種做法應(yīng)由設(shè)計(jì)指定，通常使用鋼板或聚四氟乙烯 等可起到有效滑動(dòng)的材料?；瑒?dòng)面支座上下均應(yīng)設(shè)置長度與梯板寬度 相同的預(yù)埋材料，可以直接鋪設(shè)聚四氟乙烯板。如果使用鋼板，為減 少鋼板間的摩擦，鋼板間應(yīng)放置石墨粉，并且在使用期間采取防止鋼 板生銹等相關(guān)措施。滑動(dòng)面預(yù)埋聚四氟乙烯板滑動(dòng)端梯梁下部預(yù)埋鋼板預(yù)埋滑動(dòng)端上部鋼板，板上增加錨筋3 3.