摘要: 根據(jù)“《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010第3.6.6條第1款,近年來樓梯抗震設(shè)計(jì)開始引起設(shè)計(jì)人員的足夠重視。尤其板式樓梯,在結(jié)構(gòu)分析中通常僅按受彎構(gòu)件進(jìn)行分析,在汶川地震中出現(xiàn)了各種類型的破壞,為此本文主要從樓梯結(jié)構(gòu)的受力分析、設(shè)計(jì)及施工措施(特別是施工圖繪制)等方面注意的問題進(jìn)行探討,提出其中存在的問題和改進(jìn)思路。
摘要:樓梯 抗震 滑動(dòng)支座 詳圖
1. 設(shè)計(jì)思路
主體結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)考慮梯板參與工作,采用合適的斷面與配筋來抵抗震作用,可歸納為“抗”;另外采用“放”,將半層平臺(tái)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)立小柱來支撐梯板或平臺(tái)板下段采用滑動(dòng)支座。
2. 設(shè)計(jì)措施
2.1 樓梯抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)型式
2.1.1 樓梯與主體結(jié)構(gòu)整澆的框架結(jié)構(gòu)(包括梯間四周未用剪力墻和連梁圍合的框-剪結(jié)構(gòu))。
(1)樓梯布置應(yīng)避免特別不規(guī)則,樓梯應(yīng)參與整體抗震計(jì)算;
(2)樓梯構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行抗震承載力驗(yàn)算,并與正常使用荷載基本組合進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì);
(3)樓梯構(gòu)件應(yīng)采取如下抗震構(gòu)造措施:
①縱向面筋拉通且不小于最小配筋率,底、面縱筋均按充分考慮鋼筋抗拉強(qiáng)度的要求錨固;
②梯板按斜支撐構(gòu)件設(shè)計(jì),板厚不宜小于140mm,不應(yīng)小于120mm【參照GB50010-2010第9.4.1、9.4.5條】;
③梯板兩側(cè)設(shè)置縱向暗梁,暗梁縱筋一、二級(jí)不少于612,三、四級(jí)不少于412,箍筋不小于φ6@200【圖集11G101-2第8頁】;
④梯板雙層鋼筋網(wǎng)之間設(shè)置間距不小于φ6@600的拉筋;分布筋末端彎直鉤伸至對(duì)邊【圖集11G101-2第44頁】
2.1.2 樓梯滑動(dòng)支承于平臺(tái)板的框架結(jié)構(gòu)
(1)樓梯可不參與整體抗震計(jì)算;
(2)樓梯構(gòu)件按正常使用荷載基本組合進(jìn)行承載力計(jì)算;
(3)樓梯構(gòu)件采取如下抗震構(gòu)造措施:
??? ①縱向面筋拉通且不小于最小配筋率,底、面縱筋均按充分考慮鋼筋抗拉強(qiáng)度的要求錨固;
??? ②梯板雙層鋼筋網(wǎng)之間設(shè)置間距不小于φ6@600的拉筋;分布筋末端彎直鉤伸至對(duì)邊【圖集11G101-2第40、42頁】;
??? ③梯梁加強(qiáng)抗剪抗扭構(gòu)造,箍筋不小于φ8@150,腰筋不小于N214;梯柱截面不小于墻厚×300,砼標(biāo)號(hào)不低于C25,縱筋不小于414,箍筋不小于φ8@100;梯間框架柱(剪力墻端柱)配筋增大10~20%,箍筋加密。
2.1.3 剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)以及梯間四周用剪力墻和連梁圍合的框-剪結(jié)構(gòu)
(1)樓梯可不參與整體抗震計(jì)算;
(2)樓梯構(gòu)件按正常使用荷載基本組合進(jìn)行承載力計(jì)算;
(3)樓梯構(gòu)件采取如下抗震構(gòu)造措施:
???①縱向面筋拉通且不小于最小配筋率,底、面縱筋均按充分考慮鋼筋抗拉強(qiáng)度的要求錨固;
②梯板厚h<150時(shí)分布筋末端可不彎鉤;h≥150時(shí)分布筋彎直鉤伸至對(duì)邊【GB50010-2010第9.1.10條】,梯板雙層鋼筋網(wǎng)之間設(shè)置間距不小于φ6@600的拉筋;
③梯梁加強(qiáng)抗剪抗扭構(gòu)造,箍筋不小于φ8@150,腰筋不小于N214;梯柱截面不小于墻厚×300,砼標(biāo)號(hào)不低于C25,縱筋不小于414,箍筋不小于φ8@100;梯間框架柱(剪力墻端柱)配筋增大10~20%,箍筋加密。
2.1.4 其它
(1)與樓梯構(gòu)件相連的框架柱、框架梁,應(yīng)計(jì)入樓梯構(gòu)件附加的地震內(nèi)力(尤其是軸力和剪力);
(2)與樓梯構(gòu)件不相連的框架柱、框架梁,可按不計(jì)入樓梯構(gòu)件的情況設(shè)計(jì)。
(3)樓梯的平臺(tái)梁和平臺(tái)板由于承受空間的彎矩、剪力和扭矩的作用,受力狀態(tài)非常復(fù)雜,往往在平臺(tái)梁的中間發(fā)生破壞。平臺(tái)梁設(shè)應(yīng)考慮平臺(tái)板做為斜撐構(gòu)件傳來的水平剪力。
3. 樓梯圖繪制
3.1 圖集選用時(shí)注意事項(xiàng)
3.1.1 在11G101-2圖集中,AT~HT型樓梯不參與整體計(jì)算,不采取抗震構(gòu)造措施,梯板面筋的錨固分為鉸接、固接兩種情況,底筋均按普通樓板(非抗震構(gòu)件)錨固5d且伸過支座中線,但對(duì)于抗震墻結(jié)構(gòu)和樓梯周圍有抗震墻(或抗震墻和連梁)圍合的框架-抗震墻結(jié)構(gòu),梯板的底、面縱筋在支座的錨固長度是否需要考慮充分利用鋼筋抗拉強(qiáng)度(以保證梯板遭受地震作用時(shí)不脫落),此時(shí)注意作為抗震構(gòu)件,應(yīng)該有足夠的錨固,即應(yīng)該按laE。?
3.1.2 在11G101-2圖集中,采取了抗震構(gòu)造措施的樓梯類型僅有ATa、ATb、ATc三種,均為兩道梯梁之間的梯板全部為踏步段的A形樓梯,但框架結(jié)構(gòu)中其它型式若采用包含平臺(tái)段的樓梯形式,當(dāng)兩道梯梁之間的梯板由踏步段和平臺(tái)段組成,梯板仍可按斜撐(抗震構(gòu)件)設(shè)計(jì)。
3.1.3 ATc型樓梯平臺(tái)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。
3.2施工圖繪制:
3.2.1 構(gòu)件組成:樓梯圖設(shè)計(jì)主要是梯梁、梯板、梯柱、休息平臺(tái)板、梯柱基礎(chǔ)五部分。
3.2.2計(jì)算模式:一般荷載匯集時(shí)由梯板按單向板導(dǎo)算,休息平臺(tái)板按雙向板,梯板支座可采用鉸接或彈性支座計(jì)算。
3.2.3一般問題:
1.)平面圖:梯段的平面定位尺寸、長度、臺(tái)階數(shù)量、寬度,梯柱、梯梁的定位、編號(hào)、配筋及斷面等詳細(xì)標(biāo)明;平臺(tái)板厚度、平臺(tái)梁斷面配筋設(shè)計(jì)明確;
2.)剖面圖:平臺(tái)梁、梯梁編號(hào)應(yīng)明確,平臺(tái)板標(biāo)高、梯段定位尺寸、臺(tái)階數(shù)量及高度等與平面保持一致;
3.)節(jié)點(diǎn)詳圖:底層起步做法視具體情況設(shè)計(jì),節(jié)點(diǎn)參照?qǐng)D集11G101-2第46頁選用合適的做法。特別:若主樓部分為柱下獨(dú)立基礎(chǔ)時(shí),起步處單獨(dú)設(shè)計(jì)條形剛性基礎(chǔ)或增加基礎(chǔ)梁。因條形基礎(chǔ)施工前一般要先回填土,考慮到施工方便,宜優(yōu)先按基礎(chǔ)梁上生根設(shè)計(jì)。
4.)與結(jié)構(gòu)無關(guān)建筑墻體、門窗等應(yīng)刪掉,細(xì)、實(shí)線、虛線嚴(yán)格區(qū)分,圖面字體大小統(tǒng)一,圖面整潔。
3.2.4抗震設(shè)計(jì)注意事項(xiàng):
1.)樓梯類型:一般主要分為AT、BT、CT、DT、ET五種,F(xiàn)T、GT、HT三種設(shè)計(jì)中不經(jīng)常采用,且均不參與結(jié)構(gòu)整體抗震計(jì)算。抗震設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)采用ATa、ATb、ATc型。
2.)當(dāng)BT、CT、DT、ET抗震設(shè)計(jì)時(shí),參照ATa、ATb、ATc型處理。
3.)ATa、ATb型均按低端設(shè)置滑動(dòng)支座支承在梯梁或梯梁的挑板上,低端按鉸接計(jì)算處理,此時(shí)框架結(jié)構(gòu)可不考慮樓梯剛度影響。
4.)分類說明:
a、主體為框架結(jié)構(gòu)和框架剪力墻、框筒結(jié)構(gòu)時(shí):在框架部分的樓梯必須考慮樓梯剛度的影響。當(dāng)樓梯參與整體計(jì)算時(shí),按ATc型處理,措施詳見11G101-2圖集第8頁2.2.6條(梯段計(jì)算按鉸接或彈性支座、梯板厚不小于140mm、梯板平臺(tái)板雙層雙向配筋、梯板兩側(cè)設(shè)置暗梁)。當(dāng)樓梯不參與整體計(jì)算時(shí),按ATa、ATb型(梯段計(jì)算低端按鉸接,高端按鉸接或彈性支座、梯板雙層雙向配筋)。
b、主體為剪力墻結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)或樓梯在框架剪力墻、框筒結(jié)構(gòu)剪力墻中部分時(shí):無抗震構(gòu)造措施,不參與結(jié)構(gòu)整體計(jì)算。
3.2.6其它:
1.)梯柱設(shè)置需注意下部門窗洞影響;梯梁位置及截面尺寸需注意建筑凈空的要求(梯板+兩端300mm范圍凈空不小于2200mm,休息平臺(tái)處不小于2000mm)和結(jié)構(gòu)安全。
2.)剪刀梯中部防火墻設(shè)置一般中間樓層需設(shè)置托墻梁,支撐在梯梁上。
3.)當(dāng)梯板較厚時(shí),注意梯梁尺寸一般要比梯板斜面高出30~50mm。
4.)鉸接處理采用滑動(dòng)支座,做法參見圖集11G101-2第39~42頁。
4 結(jié)論與建議
考慮樓梯參與結(jié)構(gòu)整體受力后,由于樓梯板在水平力作用下具有“斜撐”的受力狀態(tài), 在水平地震作用下, 將產(chǎn)生較大軸向拉壓力;樓梯板由原先只考慮豎向力時(shí)的受彎構(gòu)件,轉(zhuǎn)變?yōu)椤皦簭?、拉彎”?gòu)件,受力狀態(tài)復(fù)雜化,在樓梯施工圖設(shè)計(jì)中,應(yīng)嚴(yán)格按其實(shí)際受力狀態(tài)來進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)和選取相應(yīng)構(gòu)造。
參考文獻(xiàn):
[1]建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50011-2010)。
[2]混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖(11G101-2)。