1 汶川地震启示及现行规范规定
汶川地震发生以前,结构工程师在结构计算时往往略去楼梯构件的建模计算,将楼梯构件进行单独设计(仅考虑竖向荷载),既没有考虑楼梯构件的抗震性能,也没有考虑楼梯构件对结构整体抗震性能产生的影响。汶川地震震后调查发现,结构(尤其是框架结构)楼梯构件损坏严重,如梯板拉压破坏、梯柱两端弯曲破坏、梯梁剪扭破坏以及与楼梯休息平台相接的框架柱剪切破坏等,汶川地震中因楼梯结构破坏、倒塌导致大量人员伤亡,造成重大生命财产损失!
=1950/40=48.75mm,由式(3)可知b=100mm满足变形要求。
(3)确定LTZZ预变形区泡沫高度,由式(4)得:H=d+20=60mm。
即,LTZZ型号为:LTZZ-1540-100-60。
4 结语
楼梯作为地震时人们逃生的唯一通道,大震时保证其结构安全、经受强震和余震的考验是楼梯结构设计的基本要求。因此,楼梯间结构在进行抗震设计时,其抗震性能目标应高于主体结构,保证其不会先于主体结构破坏而倒塌。
整浇的楼梯结构跨越楼层,建筑使用功能要求较高,传力途径复杂,梯板的“斜撑”效应显著,对框架结构的整体刚度以及楼梯结构构件、楼梯周边结构构件的承载力影响较大,设计不当可能会导致大震时这一逃生线路中断,造成大量人员伤亡,这已在汶川地震中得到验证。
简单地在梯板与主体结构之间设置滑动支座可能会导致楼梯结构变为主体结构的“子结构”,此时的楼梯结构可能会变为单跨的、鞭梢效应显著的、强梁弱柱的、延性较差的、大震梯板易翘起的、缺乏概念设计的单体框架结构,大震时存在梯柱先于主体结构破坏、梯板竖向抛起的风险,且破坏形式不可预估(梯板脱落可能会造成连续倒塌),破坏后果十分严重。
设置LTZZ的方法,在理论上综合考虑了以上两种设计方案的不足,实现了楼梯结构的性能化设计和防倒塌设计,在不改变原有建筑方案的基础上,使楼梯结构的“安全岛”设计理念能够得以实现。
篇幅有限,详细内容参见《隔震橡胶支座现浇钢筋混凝土板式楼梯》(陕14G10)。
作者:辛力(中国建筑西北设计研究院有限公司结构技术研究中心)