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1、第 35 卷 第 11 期建 筑 结 构2005 年 11 月钢筋混凝土结构楼梯间与楼梯的震害及设计建议胡庆昌 ( 北京市建筑设计研究院 100045)提要 历次的地震震害都出现了钢筋混凝土结构的楼梯间和楼梯被破坏的情况, 导致撤离路线出现障碍而 造成人员伤亡。破坏主要集中在楼梯梁、 楼梯段、 梯段与休息平台的连接处、 设置在楼梯处的防震缝等。在设计中, 防震缝不宜设在楼梯间的出入口门洞处, 在不同的设计体系中都应加强楼梯和楼梯间结构的概念设计 和构造措施。 关键词 楼梯 楼梯间 震害 抗震设计Damage and Design Suggestions of Stairway andStair
2、case in RC Structures/Hu Qingchang( Beijing Institute of Ar -chitecture Design Research, Beijing 100045, China) Abstract:Some stairways and staircases weredestroyed in earthquakes, which jammed thewithdraw way and brought many casualties. Thedamage concentrated in stairway beams,stairway flight, the
3、connection of stairway flight and restplatform, and the aseismicjoint. In design, the aseismicjoint can. t beset at the entrance of the stairway, and the con - cept design and the construction measure of the stairway and staircase should bestrengthened in structural systems. Keywords:stairway; stair
4、case; earthquake damage; seismic design0 前言当发生地震和火灾时, 楼梯是重要的紧急逃生竖向通道。楼梯的破坏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, 还应避免楼梯受一些非结构部件脱落的堵塞, 图 1 为 1972 年 Man -agua地震中某楼梯的破坏情况。多次大地震都说明,地震不仅造成房屋破坏, 还会引起火灾, 因此, 楼梯结构包括楼梯间的维护墙必须具有一定的抗火能力。解决以上问题需要建筑师和结构工程师的共同努力。图 1 地震造成楼梯堵塞照片图 2 楼梯间的建筑结构件震害1 非结
5、构震害在结构设计中, 非结构构件通常按规范的构造要求来设计。地震中, 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图 3 防震缝盖板翘起构件破坏, 将会影响逃生路线的通畅。图 2 为 1964 年的 Alaska 地震中, 某楼梯入口出现破坏的情况。这样楼梯出口本身就成了危险地方, 失去了作为安全逃生路线的功能。图 3 为加州大学图书馆在 1978 年的Santa Barbara 地震中, 通往楼梯大门处的防震缝的盖板翘起后, 大门难以打开。因此防震缝不宜设在楼梯间出入口门洞处, 避免防震缝盖板翘起阻挡户门开启。2 地震中楼梯结构震害的主要表现楼梯结构通常由楼梯梁
6、、 楼梯段、 休息平台组成。在框架结构中, 支承楼梯结构的框架柱由于休息平台的约束可能形成短柱, 这些地方都有可能在地震中造成破坏。图 4( a) 为在 1980 年的 El Asnam 地震中, 某楼梯柱受休息板约束形成短 柱而出现破坏; ( b) 为1963 年的 Skopje地震中, 某楼层梁受楼梯段约束形成短梁, 而梁受到楼梯的约束出现扭转破坏; ( c) 为 1967年的 Caracas 地震中, 某开敞式楼梯的较长楼梯段出现 断裂破坏; ( d) 为1971年的SanFernando地震中, 某楼31图 4 楼梯及楼梯间的构件破坏形式梯的楼梯段与休息平台连接处出现断裂破坏。图 5
7、为 1971 年的 San Fernando 地震中, Olive View 医院的楼梯间倒塌情况, 该楼梯间右边为框支结构, 左边为与主体结构用防震缝分开的独立楼梯塔楼, 地震时由于碰撞引起倒塌。从图中可以看出, 楼梯间是结构的一个 薄弱地方, 在地震中其各个构件都有可能出现破坏。3 楼梯结构的抗震概念设计和构造楼梯具有沿房屋全高的刚性构件与主体结构直接或间接相连。对于柔性框架结构, 楼梯结构与框架结合形成桁架, 在地震作用下引起很大的侧力, 不仅导致 框架周期变短, 振型也会发生变化。框架结构楼梯间位于房屋一端将导致偏心扭转作用。图 5 楼梯塔楼倒塌311 框架结构框架结构较柔, 在地震作
8、用下, 楼梯段的支撑作用 较为明显, 楼梯段宜采用有边梁的构造。框架结构不宜采用折板、 折梁, 支承楼梯段的横梁应考虑楼梯段引起的推力和扭矩作用。支承楼梯结构的框架柱由于休息板的约束可能形成短柱, 应满足5建筑抗震设计规范6( GB50011 ) 2001) 的剪压比和体积配箍率要求, 9 度时及特一级结构的楼梯短柱宜采用 SRC 结构。楼梯间两侧采用轻质砌体填充墙时, 应设构造柱, 间距不大于 2m, 水平构造连接筋, 竖向间距不大于 1m, 楼梯段不应嵌入填充墙。一级框架结构的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( 图 6) 。框架结构楼梯
9、间首层外门两侧宜设构造 柱以固定门框。312 剪力墙结构、 框剪结构及框架 -核心筒结构楼梯间周边剪力墙对楼梯结构起保护作用。支承楼梯结构的剪力墙厚度不宜小于 180mm, 底部加强部位不小于 200mm。楼梯的侧边不宜入墙。底部加强部位在楼梯梁入墙处宜设暗柱。长度不大于 3m 的楼梯段可采用板式, 较长的楼梯段宜采用有边梁构造。9度时及一级框支结构的楼梯不宜采用折板、 折梁。4 对既往装配式楼梯结构的反思上世纪 60 年代及 70 年代装配式结构在我国应用广泛, 预制楼梯在各类结构体系中得到很大应用, 包括层数较多的装配式框架结构, 这些楼梯的构造都是楼梯段搭在楼层梁和休息板的边梁上, 支承
10、长度约为10cm 左右, 并无其他连接措施。遭受大震时, 特别是框架结构楼梯段支座滑移碰撞, 严重时有可能脱落。这些建筑使用已接近 40 年, 值得引起重视。图 6 楼梯构造措施参考文献 1 Bertero V V. T he performance of stairways in earthquake. E. E.R. I, UBC, 1982.2005 年内地青年土木建筑科技夏令营在香港举行由中国土木工程学会、 詹天佑土木工程基金与香港工程师学会( 土木部) 联合举办的 2005 内地青年土建科技夏令营, 于 10 月 12 16 日在香港举行。由北京市市政工程设计院、 中国港湾集团公司、
11、 中国建筑科学研究院及南京土建学会选派的青年工程师组成的内地青年土木工程技术交流团一行 46 人参加了本届夏令营活动。10月 12 下午, 在香港工程师学会总部举行开营式和欢迎会。香港工程师学会前会长刘正光, 土木部主席孙启祥、副主席张子敬, 中国土木工程学会詹天佑基金副秘书长徐渭出席并致词。会上特邀香港拓展署前署长周子京教授和香港路政署麦齐光署长做专题报告, 介绍了香港建设规划与开发和路桥工程建设与发展情况。北京市政设计院介绍了北京市政建设情况。会后举行了欢迎晚宴。 在港期间先后组织参观考察了昂船州大桥工地、 青马大桥控制管理中心、 后海湾大桥工地、 国际会展中心大厦和九龙站工地以及奎冲港集装箱码头。16 日交流团访问了香港科技大学, 参观了风洞、 岩土、 材料实验室并举行了夏令营闭营及欢送会。32
