【摘要】5.12汶川大地震及歷次的地震震害都出現(xiàn)了不同結(jié)構(gòu)樓梯間和樓梯被破壞的情況,導(dǎo)致撤離路線出現(xiàn)障礙而造成人員傷亡。破壞主要集中在樓梯梁、樓梯段、梯段與休息平臺的連接處等。在設(shè)計中,不同結(jié)構(gòu)體系均應(yīng)加強(qiáng)樓梯及樓梯間的概念設(shè)計和相關(guān)的構(gòu)造措施,使得在震后樓梯間能形成相對安全的逃生通道。
【關(guān)鍵詞】樓梯;樓梯間;震害;抗震設(shè)計
【中圖號】TU229【文獻(xiàn)標(biāo)示碼】A【文章編號】1005-1074(2009)01-0133-01
當(dāng)發(fā)生地震和火災(zāi)時,樓梯是重要的緊急逃生豎向通道。樓梯的破壞會延誤人員的撤離和消
防人員的救生從而導(dǎo)致嚴(yán)重的傷亡。為了保證樓梯的正常工作,不僅要保持樓梯間的整體安全,還應(yīng)避免樓梯受一些非結(jié)構(gòu)部件脫落所造成的堵塞。此次5.12汶川大地震中樓梯間的破壞尤為嚴(yán)重,因此保證樓梯在地震中的安全顯得尤為重要。
1非結(jié)構(gòu)震害
在結(jié)構(gòu)設(shè)計中,非結(jié)構(gòu)構(gòu)件通常是按規(guī)范的構(gòu)造要求來設(shè)計。地震中,有些連接較差的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)脫落破壞現(xiàn)象。如果是樓梯間或是樓梯口周圍的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞,將會影響逃生路線的通暢。歷次大地震中均不同程度的出現(xiàn)上述現(xiàn)象。
2地震中樓梯結(jié)構(gòu)震害的主要表現(xiàn)
樓梯結(jié)構(gòu)通常由樓梯梁、樓梯段、休息平臺組成。
在混合結(jié)構(gòu)中,樓梯的破壞主要集中在樓梯梁在復(fù)雜作用力作用下破壞;梯段板的斷裂以及樓梯間墻體的倒塌等。
在框架結(jié)構(gòu)中,支承樓梯結(jié)構(gòu)的框架柱由于休息平臺的約束可能形成短柱,這些地方都由可能在地震中造成破壞;樓層梁受樓梯段約束形成短梁,而梁受到樓梯的約束出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)破壞;較長的樓梯段出現(xiàn)斷裂破壞;樓梯段與休息平臺連接處出現(xiàn)斷裂破壞。
從多次大地震的震害可以看出,樓梯間是結(jié)構(gòu)的一個薄弱環(huán)節(jié),在地震的復(fù)雜作用力下各個部位均有可能破壞。
3樓梯結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計和構(gòu)造
3.1混合結(jié)構(gòu)在混合結(jié)構(gòu)中樓梯間是典型的薄弱環(huán)節(jié),一般計算模型與實(shí)際均有一定的出入,結(jié)構(gòu)工程師在計算樓梯間時部分是按洞口處理,實(shí)際上樓梯間是一個受力非常復(fù)雜的部位,很難用結(jié)構(gòu)模型合理的模擬,因此對待此類結(jié)構(gòu)更多的是靠結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施來完成。使之成為混合結(jié)構(gòu)中相對安全的部位。《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)2008修訂版中對于此類結(jié)構(gòu)有專門的強(qiáng)制性條文。詳見該規(guī)范7.3.6條及7.3.8條。
3.2框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)較柔,在地震作用下,樓梯段的支撐作用較為明顯,樓梯段宜采用有邊梁的構(gòu)造??蚣芙Y(jié)構(gòu)不宜采用折板、折梁,支撐樓梯段的橫梁應(yīng)考慮樓梯段引起的推力和扭矩作用。支撐樓梯結(jié)構(gòu)的框架柱由于休息平臺板的約束力可能形成短柱,應(yīng)滿足《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)2008修訂版的剪壓比和體積配箍率的要求,9度時及特一級結(jié)構(gòu)的樓梯短柱宜采用SRC結(jié)構(gòu)。樓梯間兩側(cè)采用輕質(zhì)砌體填充墻時,應(yīng)設(shè)置足夠的構(gòu)造柱,間距不大于2米,水平構(gòu)造連接筋豎向間距不大于1米,樓梯段不應(yīng)嵌入填充墻。
3.3剪力墻結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)及框架-核心筒結(jié)構(gòu)樓梯間周邊剪力墻對樓梯結(jié)構(gòu)起保護(hù)作用。支承樓梯結(jié)構(gòu)的剪力墻厚度不小于180毫米,底部加強(qiáng)部位不小于200毫米。樓梯的側(cè)邊不宜入墻。底部加強(qiáng)部位在樓梯梁入墻部位宜設(shè)置暗柱。長度不大于3米的樓梯可采用板式,較長樓梯宜采用有邊梁的構(gòu)造。9度時及特一級結(jié)構(gòu)的樓梯不宜采用折梁及折板。
4對以往裝配式樓梯結(jié)構(gòu)的反思
上世紀(jì)60年代及70年代裝配式結(jié)構(gòu)在我國應(yīng)用廣泛,預(yù)制樓梯在各類結(jié)構(gòu)中得到很大應(yīng)用,包括層數(shù)較多的裝配式框架結(jié)構(gòu),這些樓梯的構(gòu)造都是樓梯段搭在樓層梁和休息板的邊梁上,支承長度約為10-12厘米,并無其他連接措施。遭受大地震時,特別是框架結(jié)構(gòu)樓梯段支座滑移碰撞,嚴(yán)重時有可能脫落。這些建筑已經(jīng)使用接近40年,這也是今后一段時間內(nèi)急需要解決的問題,值得社會各界引起重視。