地震力作用下楼梯间的常见震害及设计建议.pdf

2 0 1 6N O 5粉煤灰综合利用F L Y A S HC O M 咿R E H E N S I、，】EU T。I Z A T I O N地震力作用下楼梯问的常见震害及设计建议C o m m o nS e i s m i cD a m a g ea n dD 姻i g nS u g g 鹪t i o n so ft h eS t a i ru n d e rt h eA c t i o no fE a r t h q u a k e陈洪昌1，郭鹏飞1，付瑛琪2(1 河北建研科技有限公司，石家庄0 5 0 0 0 0；2 中国兵器工业集团北方工程设计研究院有限公司，石家庄0 5 0 0 0 0)摘要：历次地震震害都出现了结构楼梯间严重破坏的情况，导致撤离路线出现障碍而造成人员伤亡。本文对常见的结构楼梯间震害现象进行了简要描述，分析了结构楼梯间的震害特点，说明了加强楼梯间抗震设计的必要性。同时在震害分析研究的基础上，就楼梯间的结构设计提出了一些必要的结构措施，供工程设计参考。关键词：地震震害；楼梯间；抗震设计；结构措施中图分类号：T U 3 5 2 1文献标识码：A文章编号：1 0 0 5 8 2 4 9(2 0 1 6)0 5-0 0 5 4 0 3地震作用发生时，楼梯是重要的紧急逃生通道。楼梯的破坏会延误住户的撤离及救援人员的工作从而导致严重伤亡。为了保证楼梯的正常工作，不仅要保持楼梯结构的整体性能，还应使楼梯避免因非结构部件的脱落而堵塞。结构楼梯间在地震作用下一直是一个薄弱部位，各种破坏现象均有可能发生，比如梯段板受拉区钢筋的屈服、梯板在施工缝处的破坏，以及梯梁由于应力集中而产生的剪切破坏、外纵墙的倒塌等等都是楼梯间常见的破坏类型。楼梯作为地震时逃生的主要手段，在历次地震震害中楼梯间的破坏较为突出，因此楼梯间的抗震设计必须引起广泛关注和重视。1 非结构震害在历次地震震害中，有些连接较差的非结构构件出现脱落破坏现象。如果是楼梯间或楼梯口周围的非结构构件破坏，将会影响逃生路线的通畅。图1 所示为框架结构楼梯入口出现破坏的情况，楼梯间填充墙倒塌堵塞楼梯，这样就使楼梯问失去了作为安全逃生路线的功能。图2 所示为砌体结构楼梯问侧墙出现局部垮塌造成楼梯间堵塞的现象。楼梯间非结构部件的脱落堵塞会延误住户的撤离及救援和消防人员的工作从而导致严重后果。为了保证楼梯的正常工作，不仅要保持楼梯结构的整体性能，还应增强楼梯间填充构件的构造要求。收稿日期：2 0 1 5 1 2 2 55 4-_ _ 嗣。i 艟JI 霹；1图1楼梯间局部填充墙倒塌图2 顶部垮塌堵塞楼梯2 梯板破坏图3 楼梯阳】楼梯板水平裂缝在横向地震作用下，楼梯板与休息平台板之间，水平力形成力偶，梯段板在地震中主要承受反复拉压力的作用，梯段受拉弯破坏，休息平台被剪坏；斜向梯板在结构中犹如一个“K”斜向支撑，在地震中楼梯间刚度较大，吸收地震能量较多；而且在传统的结构设计中，梯段板与平台梁缺乏可靠连接，梯段板往往由于反复的地震拉压作用而与平台梁分离，最后坠落而倒塌。在地震中梯板的破坏主要表现为跨中受拉区主筋被拉断产生破坏以及梯段板施工缝处的破坏。梯板跨中是地震中受力较大的位置，钢筋易达到其屈服应力粉煤灰综合利用F L Y A S HC O M P R E H E N S I V EU T。I Z A T I O N2 0 1 6N O 5而出现破坏，严重的钢筋会被拉断，混凝土破碎，最后梯板断裂，倒塌等，失去其逃生通道功能，如图3。3 梯梁的破坏梯梁作为支撑梯板的构件之一，在地震作用中，梯梁与休息平台处亦会产生较为严重的破坏。这是因为梯梁除了承受梯段板传来的竖向力和水平力，还要承受由于梯板变形而产生的巨大扭矩，而且梯段板方向在此处转变，梯梁跨中处往往会由于应力集中而产生破坏，如图4 所示。当剪扭效应很大时，除梯梁受剪扭破坏外，休息平台板内亦会因此产生破坏。地震中，梯梁为受扭构件，由于抗震设计及构造措施的不足，扭转使混凝土破碎，而梁中钢筋过早屈服，使梯板的支撑变得更加薄弱，容易使楼梯破坏旧-。厂_ _ _ 卜，iI 一lL 曩_ 睑：l图4 楼梯间梯梁的破坏4 楼梯间墙体的破坏图5 楼梯间的整体坍塌ri 6 专图6 楼梯间外墙的开裂由于楼梯间的山墙较高，楼梯的存在很大程度增大了楼梯间的侧向刚度，在地震中会吸收更多的地震力。在纵向地震作用下，增大的地震力作用于楼梯间山墙，导致山墙破坏，另外由于在以往的砌体建筑中，未严格按照抗震设防的要求采取相应的构造措施，比如砌体结构中楼梯间未设置构造柱或设置数量不够、墙体间的无拉结措施等都易造成楼梯间外墙倒塌，因而造成楼梯间的墙体破坏严重，如图5、6。另外在地震作用下，楼梯间顶层易发生墙体的局部倒塌。因为顶层楼梯间墙体的计算高度大，稳定性差，由于鞭梢效应