需求&背景

楼梯是建筑物的重要组成,承担着竖向交通作用,也是地震时的重要疏散和逃生通道。然而,国内外的多次地震震害表明,地震中楼梯普遍先于主体结构破坏,使得本该成为“安全岛”的楼梯却成了应急逃生和震后救援的通行障碍。

在发生地震时,传统楼梯作为结构中的薄弱环节常常首先发生破坏,忽视了楼梯与主体结构的相互作用,通常将楼梯与主体结构采取刚性连接,楼梯和主体之间形成“k”型支撑作用,见图 1-1,这会导致楼梯发生以下几种典型的地震震害形式,见图 1-2:

(1)梯段板破坏,见图 1-2-1(a)。由于梯段板存在“k”型支撑效应,它在地震中会承受水平、纵向的拉力,在施工缝或靠近平台梁的薄弱部位会发生断裂,踏步出;

(2)梯柱柱脚柱头破坏,图 1-2-1(b)。由于楼梯平台板与梯段板的分割,框架柱易发生剪切破坏,导致了梯柱的上下两端混凝土破碎,钢筋屈服;

(3)梯柱形成短柱破坏,见图 1-2-1(c)。楼梯的布置时,楼梯休息平台处和框架柱采用刚性连接,形成短柱,地震作用时剪力相对较大,容易发生短柱破坏;

(4)梯梁与休息平台破坏,见图 1-2-1(d)。由于楼梯与梯梁采用固结,受到梯板传来的分解成竖向力和水平力的作用下,导致梯梁或平台板最大的剪力会出现在跨中或两端,容易在该处发生剪扭破坏。现水平裂缝,板内钢筋压曲;

设计应用依据

(1)《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)第 6.1.15 条规定:对于框架结构,楼梯构件与主体结构整浇时,应计入楼梯构件对地震作用及其效应的影响,应进行楼梯构件抗震承载力验算;宜采取构造措施,减少楼梯构件对主体结构刚度的影响;

(2)《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)第 6.1.4 条规定:抗震设计时,楼梯间为主要疏散通道,其结构应有足够的抗倒塌能力,楼梯应作为结构构件进行设计;

(3)《预制混凝土楼梯》(JG/T 562-2018)第 A.2.2 条规定:楼梯试件上端设置固定铰支座,下端设置滑动铰支座;铰支座长度对板式楼梯应为预制楼梯宽度,对梁式楼梯应为梁宽度;

(4)《建筑物抗震构造详图》(20G329-1)给出在楼梯的梯段板下端设置滑动支座的具体做法,在梯梁与梯板之间设置滑动支座,见图 1-3,通过梯板在地震作用下的滑动释放掉“k”型支撑效应;

(5)《橡胶支座钢筋混凝土板式楼梯》(17CG34)提出在梯段板下端设置橡胶支座的做法,见图 1-4。橡胶支座的水平变形可释放掉梯板的“k”型支撑效应,同时可以保证大震时梯段板不会发生脱落,从而有效地保证楼梯在地震作用下的安全。

知识产权

本产品涉及以下专利,如需购买产品请联系

序号

专利号

名称

1

CN201120561690.X

楼梯间减震防倒塌支座

2

CN202120937858.6

用于预制钢筋混凝土板式楼梯的

装配式隔震结构

产品结构、安装大样图及原理

1.结构及安装大样

图3-1 安装

大样图

1-梯梁;2-梯梁悬挑板;3-梯板;4-建筑面层;5-橡胶层;6-封板;7-连接板;8-沉头螺丝;9-泡沫类材料填充(预留变形区);10-泡沫类材料填充;11-栓钉

2.作用原理

图3-2 地震下的变形状态

(1)地震作用下,梯板下端与梯梁之间的 LTZZ 产生水平变位,释放梯板的“剪刀撑”效应。梯板的“剪刀撑”效应是楼梯对主体结构刚度、规则性产生不利影响的主要因素,地震时会造成楼梯部位应力集中,导致梯板拉压破坏,梯梁剪扭破坏,梯柱压弯或剪切破坏,与楼梯结构直接相连的主体结构框架柱剪切破坏等。由于 LTZZ刚度较小,地震时发生水平变位,能有效释放局部集中应力,减少楼梯结构构件的破坏。

(2)大震作用下,如果梯柱率先破坏,LTZZ 可作为楼梯结构的二道防线,避免其先于主体结构倒塌。框架类结构楼梯间的梯柱,一般截面较小,其与梯梁难以满足强柱弱梁的破坏机制,大震时梯柱两端率先破坏很难避免。梯柱破坏后,LTZZ 通过其与主体结构的拉结力(橡胶层的抗压、抗拉、抗剪承载力),使梯板在水平向、竖向不会脱离平台梁(或楼层梁),提高楼梯结构的大震安全性。

设计使用

参考或者按照陕西省建筑标准设计《隔震橡胶支座现浇钢筋混凝土板式楼梯》陕14G10图集选型设计使用。

1.型号参数

图4-1

2.适用楼梯类型

图4-2

项目应用及产品实物

1.部分项目应用情况统计

序号

项目名称

规格型号

数量

1

陕西广播电视发展基地(二期)暨中国(陕西)国家级融媒体综合实验区建设项目

LTZZ-500-100

22

LTZZ-800-100

20

2

西凤酒厂科技研发文化综合服务区项目

LTZZ-500-100

47

LTZZ-600-100

107

2.产品实物照片

图 5-1