楼梯滑动支座.docx

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楼梯滑动支座

楼梯滑动支座

集团工程管理部

徐红杰

2014、10、19

一、板式楼梯震害的主要破坏类型1

二、楼梯对于框架结构抗震性能的影响4

三、楼梯抗震设计中的两种基本思路5

四、楼梯间设置滑动支座6

五、楼梯滑动支座施工过程9

六、滑动支座处地面处理注意事项13

楼梯滑动支座

楼梯作为逃生通道,在地震来临时担任着重要的作用。

然而在震后进行的大量调查发现,担任这一逃生角色的楼梯,并未在自然灾害面前发挥其所应有的功能。

以目前最常见的钢筋混凝土板式楼梯为例,震害表明,楼梯往往先于主体结构破坏前产生种种破坏,严重影响了楼梯作为逃生路线的重要功能。

一、板式楼梯震害的主要破坏类型

5.12汶川大震后,经过了大量的调查研究后发现,钢筋混凝土结构中的楼梯破坏就是普遍现象。

楼梯部位的横墙与楼板中断破坏较其她区域严重,而且楼梯破坏的同时,楼梯间墙体破坏也较严重。

常见板式楼梯在地震作用下主要震害有以下几个方面。

1、梯板震害第一种情况（见图1）就是沿板宽出现贯穿裂缝,梯板钢筋被压曲或拉断,特别就是梯板采用延性较差的冷轧扭钢筋时,通缝处钢筋全部被拉断,导致梯板断裂垮塌。

2、梯板震害第二种情况（见图2）就是板断裂并产生较大错动,钢筋与混凝土剥离。

3、梯板震害第三种情况（见图3）就是在板施工缝位置产生剪切滑移裂缝。

在施工缝施工前泥沙并未清除干净,混凝土交界面未处理好,接缝处极易形成薄弱部位,在地震作用下,该处破坏较明显,甚至存在上、下两块板错位分离如图3所示。

4、梯板震害第四种情况就是垂直梯度方向产生剪切斜向裂缝,梯板也具有在垂直梯度方向的类似剪力墙的抗侧力作用。

这种震害为顺梯段方向的破坏,在该方向梯板受力类似斜撑,地震时受到反复的拉、压作用。

图4楼梯平台梁破坏

5、平台板震害:

第一种情况就是上下梯板相交处的平台板剪切裂缝.由平台粱剪切破坏裂缝进—步发展而成;平台板第二种震害情况就是沿梯粱边缘产生的平台板受拉裂缝;平台板第三种震害情况就是悬挑板式平台板产生类似少筋粱的板平面内受弯破坏,裂缝由内向外逐渐开展并贯通悬挑板。

图5平台板破坏

二、楼梯对于框架结构抗震性能的影响

在重点关注的框架结构系统中,即使对于两跑楼梯这种传统上认为对于主体结构影响不大的楼梯体系。

它对于框架结构的抗震性能也有不可忽略的影响。

福建建筑设计研究院主任通过建模分析指出楼梯的存在显著增大了结构局部的抗侧刚度减小了结构的自振周期。

计算结果显示:

梯板在平行梯板方向的地震作用下会产生非均匀分布的轴向应力,靠近框架平面—侧的正应力水平就是另—侧的2.5倍～3倍,梯板呈现偏拉的受力状态,在底部两层梯板的最大正应力约为7000N/m2;在楼楼平台板正对梯缝的位置产生了显著的应力集中应力水平大致为梯板应力的3倍。

曹万林等人通过框架结构楼梯间试验研究也得出了相似的结论。

其楼梯间试验模型分两阶段制作。

第—阶段不浇筑楼梯。

但将楼梯钢筋按设计要求绑扎好,待未浇筑楼梯的框架养护到设计强度后,先进行其弹性层刚度测试;第二阶段浇筑楼梯,将其养护到设计强度后,进行带楼梯框架结构的弹性及弹塑性试验。

弹性阶段采用荷载与位移联合控制的加载方法,弹塑性阶段主要以位移控制加载。

试验结构表明楼梯对结构刚度与承载力的贡献就是不宜被忽视的。

在弹性阶段,楼梯的抗侧刚度约为两榀中框架抗侧刚度的1.123倍,而层剪力就是按刚度分配的,所以楼梯在弹性阶段对结构的支撑作用就是较大的。

但就是超过弹性阶段后.楼梯刚度衰减的速度快于框架,因此层剪力在楼梯与框架之间的分配比例就是变化的。

三、楼梯抗震设计中的两种基本思路

目前,在实际的建筑结构抗震设计中,考虑楼梯对结构性能的影响多停留于构造要求.例如考虑到楼梯间的不对称布置可能带来结构扭转。

故应尽量将楼梯间对称布置;楼梯间使楼板有较大削弱时,应采取加强楼板及连接部位的措施;对楼梯间短柱应全长加密箍筋;楼梯间的非承重墙体,应采取与主体结构可靠连接或锚固等。

同时,在建筑结构设计中,框架结构楼梯间的设计就是与主体结构分开进行的,并没有考虑地震作用对其的影响,也没有考虑其对主体结构的影响。

新版建筑抗震设计规范中明确指出应考虑楼梯构件的影响。

对此有两种基本设计思路:

一种就是考虑楼梯参与整体分析计算的方法,另一种认为,框架结构中的楼梯为了避免形成支撑。

可以采用滑动连接的方式消除其对主体结构的附加影响。

四、楼梯间设置滑动支座

地震作用下主体结构发生层间侧移并导致楼梯承受拉、压力作用,对楼梯结构而言这就是—个被动的受力过程。

显然,不能期望通过改变楼梯的设计去限制地震作用下楼层的剪切变形,而只能考虑调整楼梯的结构设计以提高其适应变形的能力,确保楼梯结构不在主体结构倒塌前坍塌而失去逃生通道的功能。

从结构整体受力角度来瞧,如果楼梯参与抵抗水平地震作用,受力就是很复杂的,同时楼梯构件对于保证人民生命安全叉具有极为重要。

因此其结构的安全要求与构造措施（抗震等级）宜比主体结构有所提高。

但这对矛盾使得我们要考虑楼梯在地震作用下的构件承载力验算,楼梯构件的受力十分不利,所以在这种情况下,如果按照传统设计方法势必将极大增加构件截面尺寸与配筋面积,而这反过来又导致楼梯间的局部刚度增大,从而在水平地震作用下分配到更大的地震力。

因此,目前有很多人讨论,就是否能够改变传统的施工方法。

使得楼梯跟规范计算所假定的条件—样。

北京市设计研究院胡庆昌提出:

框架结构中楼梯为了避免形成支撑,可采用滑动连接,楼梯段的上端节点为铰接,下端节点为滑动支承。

重庆大学的金全友等人则认为。

可只在梯段板下端与平台粱（板）处设置为滑动支承,通过层间位移角限制条件下梯段拉、压应变估计,同时提出建议滑动支座支承长度不小于300mm。

金联社则认为,滑动支座支承长度的确定应按照:

高层建筑物在跨度方向大震下的弹塑性水平位移计算确定并考虑梯扳最小支承长度80mm。

并给出参考示例,假设某工程抗震设防烈度为8（0、2g）度,梯板与休息板之间跨度方向在小震下的弹性水平位移为12.5mm.则计算出的支承长度应为279mm。

关于滑动支座的构造要求。

金联社提出隔离滑动层处钢筋不连通,为减少摩擦,水平缝处可采用聚四氟乙烯板,或采用柔性材料如聚苯板;也可直接将隔离滑动层设置为施工冷缝,但这种做法摩擦力较大。

或可以采用两块钢扳组成此滑动支座,具体做法为—块固定于上部梯段板下端,并与梯段板内钢筋焊接固定,另—块预埋于梯段粱上部。

两块钢板之间可涂防锈润滑剂以减少摩擦力。

为了进—步改善滑动支座在地震与正常状态下的受力性能。

可在钢板之间增设橡胶垫片,做成类似橡胶支座的形式。

聚四氟乙烯板

该方法的优点就是从构造上将主体结构与楼梯构件脱开,消除了楼梯构件对主体结构抗震计算中的不利影响,只需保证楼梯间围护墙及主体结构不倒塌,即可保证罕遇地震下楼梯的疏散功能。

在结构整体抗震计算中,楼梯构件不参与结构整体抗震计算,也可不考虑楼梯构件的刚度作用。

可按传统的设计方法,仅考虑竖向荷载作用下进行配筋计算。

该方法的缺点就是在地震作用下,水平缝处的装修材料存在局部破损的可能,需要在地震后进行局部装修的处理。

鉴于楼梯间作为疏散及救灾通道的重要性,该缺点应在可接受的范围内。

五、楼梯滑动支座施工过程

1、支设滑动支座梯梁、挑板模板

图集11G101-2当中规定:

ATa、ATb型为带滑动支座的板式楼梯,梯板全部由踏步段构成,其支承方式为梯板高端均支承在梯梁上,ATa型梯板低端带滑动支座支承在梯梁上,ATb型梯板带滑动支座支承在梯梁的挑板上。

2、预埋滑动支座滑动面材料

滑动面采用何种做法应由设计指定,通常使用钢板或聚四氟乙烯等可起到有效滑动的材料。

滑动面支座上下均应设置长度与梯板宽度相同的预埋材料,可以直接铺设聚四氟乙烯板。

如果使用钢板,为减少钢板间的摩擦,钢板间应放置石墨粉,并且在使用期间采取防止钢板生锈等相关措施。

滑动面预埋聚四氟乙烯板

滑动端梯梁下部预埋钢板

预埋滑动端上部钢板,板上增加锚筋

3、绑扎滑动面上部梯板钢筋

挑板上梯段钢筋绑扎

滑动端钢板

挑板滑动端上下钢板安装

4、浇筑滑动支座楼梯混凝土

拆模后梯段钢板滑动面

拆模后梯段聚四氟乙烯板滑动面

六、滑动支座处地面处理注意事项

梯板滑动处当地面作法较厚时,会影响梯板在地震作用下的自由滑动。

因此,在地面滑动端与地面面层接触处留出供地面滑动的缝隙,内填柔性材料,并且对此缝隙的表层应做美化处理。

滑动面地面作法示意图