文/李淑一、張素香、郭靜、馮祥 湖北文理學(xué)院理工學(xué)院 湖北襄陽 441000
建筑物中樓梯設(shè)計問題的探討
文/李淑一、張素香、郭靜、馮祥 湖北文理學(xué)院理工學(xué)院 湖北襄陽 441000
樓梯結(jié)構(gòu)作為重要的豎向逃生通道,具有安全疏通的性質(zhì)。在建筑物的正常使用過程中,樓梯也表現(xiàn)出較好的工作性能。但是,在很多地震發(fā)生時卻先于主體框架結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞,沒有發(fā)揮其應(yīng)有的功能。甚至在很多已有的工程事例中,樓梯的損壞要比建筑物本身其他部位更嚴(yán)重。本文從對這些事例進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、總結(jié)、找到具體的原因,從樓梯的選材,施工措施、欄桿的設(shè)置等方面做出了探討。另外當(dāng)欄桿在擁擠荷載作用下應(yīng)做如何處理提出了一些建議和意見。
樓梯結(jié)構(gòu); 欄桿; 安全
2.1 樓梯破壞形態(tài)及因素分析
(1)施工縫的處理。在樓梯施工縫的設(shè)置中,規(guī)范并沒有特別的規(guī)定,一般都是留在踏步板的三分之一處,但在實際產(chǎn)生的破壞中可以看到,往往產(chǎn)生破壞的就是在三分之一處,而不是所說的梁柱節(jié)點處。另外,可能與施工縫設(shè)置中,夾渣沒有及時處理,而造成新舊混凝土結(jié)合面上強度極差,在豎向荷載作用下產(chǎn)生上下錯動。從而發(fā)生破壞。
(2)從所發(fā)地震的震害情況可以得出,當(dāng)中混凝土的配置并不是非常合理,可能與施工現(xiàn)場材料的控制,質(zhì)量的控制有關(guān)系。
(3)同時從破壞的樓梯結(jié)構(gòu)中很明顯的可以看到,選用鋼筋多數(shù)為冷軋鋼筋,這種鋼筋受拉性能并不好,塑性能力不強。所以建議推廣使用延性較好的鋼筋,例如HRB335級鋼筋和HRB400級鋼筋。
(4)在樓梯結(jié)構(gòu)中,樓梯欄桿并不屬于結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件,只是從美觀要求上,由建筑師指定的。但在很多工程實例中,特別是在突發(fā)情況下,出現(xiàn)擁擠人群的時候,欄桿同樣是作為一個受力構(gòu)件出現(xiàn)。很多結(jié)構(gòu)破壞中,特別是在擁擠荷載作用下,樓梯欄桿先于樓梯本身產(chǎn)生破壞。
2.2 主要解決方法
(1)在結(jié)構(gòu)設(shè)計師進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件強度截面驗算時,應(yīng)考慮樓梯間參與結(jié)構(gòu)整體受力進(jìn)行設(shè)計;
(2)結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)充分考慮樓梯構(gòu)件的復(fù)雜受力狀態(tài),同時相應(yīng)加強延性構(gòu)造措施;
用來構(gòu)成特殊疑問句的代詞叫疑問代詞。常用的有:who, what,which,whose,whom,在句中常作主語、賓語、定語、表語。
(3)建議采用可滑動支座將踏步斜板與主體結(jié)構(gòu)脫開,以減少地震作用效應(yīng)的影響。
(4)在特定的環(huán)境中,比如教學(xué)樓。在特定的荷載下,比如擁擠的人群荷載、地震作用下,將樓梯欄桿當(dāng)做受力構(gòu)件來設(shè)計。
2.3 欄桿設(shè)計方面的問題探討
欄桿作為樓梯中裝飾性較強的構(gòu)件,同時也是梯段與平臺臨空一邊所設(shè)的安全設(shè)施,在設(shè)計中,只是把它當(dāng)做建筑設(shè)計,而并不是結(jié)構(gòu)設(shè)計。因此,現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的樓梯欄桿一般不需要結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算。主要是按照規(guī)范中出發(fā),僅僅從欄桿的高度、間距、材料強度等方面做了一些規(guī)定。
在規(guī)范的要求中,對于陽臺、外廊、室內(nèi)樓梯、內(nèi)天井部分以及上人屋面、室外樓梯等等臨空處設(shè)置的樓梯欄桿或護(hù)欄,都應(yīng)該符合下列規(guī)定:
(1)在欄桿材料選擇中,應(yīng)選擇堅固,耐久,的材料。同時要求,能承受荷載規(guī)范規(guī)定的水平荷載,例如:現(xiàn)有《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》里欄桿所承受的水平荷載(學(xué)校)為1kN/m。
(2)對欄桿高度的要求:低層和多層建筑中,欄桿高度不應(yīng)該低于1.05m;中高層、高層建筑中,欄桿高度不應(yīng)該低于1.10m;超高層建筑中,欄桿高度不應(yīng)低于1.2m。其中所測定的高度是指:從樓地面及屋面至欄桿扶手頂面的垂直高度。
(3)為保證安全,欄桿離樓面0.10m高度的范圍內(nèi),不應(yīng)留有空隙。
(4)公共建筑中,特別是中小學(xué)及少年兒童活動的場所,欄桿必須有防止攀爬的構(gòu)造。另外垂直桿件間之間的凈距不該超過0.11m。
3.1 欄桿結(jié)構(gòu)模型的確定
在一些突發(fā)情況發(fā)生下,會產(chǎn)生很大的擁擠荷載,因此在教學(xué)樓設(shè)計中,除了滿足規(guī)范當(dāng)中高度的限值外,還應(yīng)考慮對欄桿進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。從欄桿的結(jié)構(gòu)類型,考慮結(jié)構(gòu)模型的相似性,可將它按照懸臂梁進(jìn)行設(shè)計,從強度、剛度及穩(wěn)定性上來考慮,進(jìn)一步保證其安全。
3.2 欄桿荷載的估算
根據(jù)建筑規(guī)范,教學(xué)樓中將樓梯的寬度一般設(shè)計成約1.5m,但是擁擠荷載的在現(xiàn)行的建筑荷載規(guī)范中還沒有規(guī)定,所以只能根據(jù)實際建筑的用途,從使用人群的尺寸、重量以及踏步寬度來確定。
例:現(xiàn)有一小學(xué),計算其擁擠荷載。樓梯寬度1.5m,突發(fā)狀況下,每一級上會有四至五人,每米梯段上按4級樓梯計算,平均每人按30kg計算。擁擠荷載大約在5KN左右。將擁擠荷載加載在模型中即可。
本文根據(jù)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的樓梯破壞情況進(jìn)行總結(jié),找出其破壞的原因。其次,特別對樓梯當(dāng)中的構(gòu)件欄桿設(shè)計提出了一些意見,用適當(dāng)?shù)哪P瓦M(jìn)行模擬,使其破壞更接近于實際情況,避免在突發(fā)情況下,欄桿受到擁擠荷載作用下產(chǎn)生破壞,增加欄桿的強度和剛度。
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李淑一(1985年12月-)女,碩士。漢族?,F(xiàn)任職于湖北文理學(xué)院理工學(xué)院建筑工程系,講師。研究方向:結(jié)構(gòu)工程。