文档介绍：楼梯间与楼梯结构的震害分析及抗震设计建议
马海军
天津大成国际工程有限公司300457
刊名:城市建设
英文刊名:CHENGSHI JIANSHE YU SHANGYE WANGDIAN年,卷(期):2009,(33)
摘要:参阅了唐山、汶川地震中震害的文献资料和现场报道的基本情况,并作了简要分析,针对楼梯间及楼梯结构的震害问题,提出相应的抗震设计建议,以加强建筑工程抗震设防工作,提高工程结构防震抗震能力。
关键词:地震;楼梯间;楼梯结构;震害分析;设计建
无论是公用建筑还是民用建筑,最薄弱的地方是楼梯间。而当发生地震和火灾时,楼梯是重要的紧急逃生竖向通道。疏散时密集的人群又使得很大的活荷载集中在楼梯间及楼梯段上,这些相对来说是建筑比较薄弱的地方。此时,楼梯的堵塞和破坏会延误撤离及救援和消防人员的工作,从而导致严重伤亡
楼梯结构概念
之所以提出楼梯结构的概念,是因为传统的楼梯设计并无具体的结构设计要求,形式多样,无完整的结构概念。因此作者认为应该将楼梯设计提升到一个局部结构单元的层次。这是因为:(1)楼梯间的本身特点决定了此处有大量墙体的存在将集中地震力,而这个地震力的传递途径在传统的设计理念中并未予以计算和设计,存在传力途径不清晰的问题,所以要对楼梯的布置和结构形式做具体要求(可参考新抗震规范);(2)楼梯仅承担和传递竖向力,导致自身和支承构件(比如外墙)抗震承载力偏低。将楼梯提升到局部结构单元,就意味着需要对楼梯进行竖向和水平传力体系设计,需要将楼梯的水平荷载和抗震承载力定量化,引入抗震构造措施的具体要求,同时明确支承构件的抗震设计要求(可参考新抗震规范);(3)采用“放”,“缓”,“抗”的设计原则,根据具体情况化解楼梯子结构与周边整体结构的互相“矛盾”和依存”关系。
楼梯间抗震设计建议
楼梯具有沿房屋全高的刚性构件和主体结构直接或间接联系的特性。为了达到稳固、实用的目的,建造时除了必须达到功能上的要求外,还应采取必要的措施以达到抗震的效果。地震时,楼梯间较为薄弱,其破坏主要来自于与其相连接的墙体的破坏,而位于这些部位的墙体往往由于受到嵌入墙内楼梯段的削弱,所以其破坏程度一般比其他部位的墙体更严重。另外,由于楼梯间的开间小,因而其水平方向的刚度相对较大,这样,它分配到的地震力也就较大;而且,由于在这里的墙体沿高度方向缺乏强劲的支撑,所以空间的刚度较差;加上顶层休息平台以上的外纵墙常常达一层半高,其稳定性很差。所有这些都是造成楼梯间的震害比其他部位严重的原因,尤其是它的上部结构
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根据上面的分析,可见在实际设计当中可以有几种简化方法:(1)以面单元模拟楼梯板,进行精细的结构计算,显然这种方法比较精高些但是模型和计算麻烦,面单元的内力可作为楼梯设计的外力指标;(2)将楼梯简化为支撑构件的形式在模型中进行计算,这种方法也比较麻烦而且精度会差一些,但是提取内力方便;(3)进一步简化,与传统设计方法一样,计算模型中以楼板替代楼梯,来传递内力,即忽略楼梯对整体结构的影响,此时若楼梯布置的对称性较好,整体指标的结果一般偏安全,通过提取楼板所传递的内力,作为楼梯结构的水平外力指标(尚需放大,要取典型部位进行分析),但是对于楼梯布置不规则,会对结构动力特性产生很大影响的情况,此法不可。在抗震设计规范没有规定楼梯具体抗震设计分析和计算方法