裝配式建筑中的滑動(dòng)樓梯,體現了"以柔克剛"的思想,設計中我們把樓梯設計成滑動(dòng)支座,保證地震時(shí),樓梯與主體結構之間有足夠的變形空間,以減少地震作用對樓梯的破壞,確保地震時(shí)逃生通道的暢通。海天機電預制樓梯模具,海天裝配式樓梯模具,建筑樓梯模具,海天機電樓梯模具。
與傳統現澆整體樓梯相比,滑動(dòng)樓梯不是靠樓梯自身的結構剛度來(lái)抵抗地震的破壞,是一種既經(jīng)濟又先進(jìn)的設計理念。特別是08年汶川地震之后,滑動(dòng)樓梯更是國家規范、圖集推廣的一種標準做法,而裝配式預制樓梯恰恰能完美的實(shí)現這一設計理念。海天機電預制樓梯模具,海天裝配式樓梯模具,建筑樓梯模具,海天機電樓梯模具。
裝配式預制樓梯能充分發(fā)揮工廠(chǎng)制造的優(yōu)勢,解決現場(chǎng)樓梯支模困難和混凝土澆搗質(zhì)量難以控制的弊端。海天機電預制樓梯模具,海天裝配式樓梯模具,建筑樓梯模具,海天機電樓梯模具。
且樓梯現場(chǎng)安裝速度快,減輕現場(chǎng)勞動(dòng)強度,提高生產(chǎn)效益。特別是住宅建筑中,標準層較多,樓梯的模具可以通用,預制樓梯是最能體現建筑工業(yè)化特點(diǎn)的一個(gè)構件產(chǎn)品。海天機電預制樓梯模具,海天裝配式樓梯模具,建筑樓梯模具,海天機電樓梯模具。
好的設計理念,要在項目實(shí)例中得以呈現,必須落實(shí)到圖紙設計細節當中,特別是節點(diǎn)設計和構造要求上。下面我們將基于國標圖集《裝配式混凝土結構連接節點(diǎn)構造》15G310-1,針對預制樓梯的節點(diǎn)做法,進(jìn)行如下探討:
國標圖集《裝配式混凝土結構連接節點(diǎn)構造》15G310-1中第41頁(yè)高端支承固定鉸支座,如下圖所示:
"固定鉸支座"節點(diǎn)的設計要點(diǎn)如下:
1、 平臺梁與預制梯段之間寬度應≥30mm,主要是對于兩跑樓梯,一個(gè)梯段高端支承與另一梯段低端支承位于同一個(gè)水平標高,此時(shí)作為低端平臺地震位移量約為30mm,這樣能確保兩個(gè)構件支承在平臺梁挑耳同一水平位置,確保構件模具的通用。圖集要求最小30mm,間隙寬度應根據建筑物的結構體系、設防烈度、建筑層高等具體情況而定。海天機電預制樓梯模具,海天裝配式樓梯模具,建筑樓梯模具,海天機電樓梯模具。
2、 圖中挑耳厚度h,不應小于樓板厚度,屬于構造要求,且應保證樓梯荷載作用下,挑耳的抗剪與抗彎承載力滿(mǎn)足設計的要求。海天機電預制樓梯模具,海天裝配式樓梯模具,建筑樓梯模具,海天機電樓梯模具。
3、 預埋螺桿(鋼筋)到預制樓梯端部的距離不小于5d(d為螺桿(鋼筋)直徑),是滿(mǎn)足《混凝土結構設計規范》GB50010-2010(2016版)9.7.4條 "抗剪鋼筋離端部不應小于3d以及45mm"的要求。海天機電預制樓梯模具,海天裝配式樓梯模具,建筑樓梯模具,海天機電樓梯模具。
4、 螺桿(鋼筋)錨入下端梯梁挑耳≥9d,且螺桿末端設置鋼筋錨固板,是滿(mǎn)足《混凝土結構設計規范》GB50010-2010(2016版)第9.7.4條 "受剪力和受壓直錨筋的錨固長(cháng)度不應小于15d,d為鋼筋直徑"的要求,考慮到樓梯梯梁下建筑凈高的要求,一般采用彎錨或機械錨固的方式。根據《混凝土結構設計規范》GB50010-2010(2016版)第8.3.3條內容,采用彎錨或機械錨固措施,錨固長(cháng)度可取基本錨固長(cháng)度lab的60%,故抗剪螺桿直錨長(cháng)度為0.6x15d=9d
5、 螺桿(鋼筋)直徑設計:地震時(shí),樓梯受到的水平地震力由接觸面摩擦以及螺桿(鋼筋)銷(xiāo)栓抗剪作用共同承擔,若設計把接觸面的摩擦力作為安全儲備,地震水平剪力全部由螺桿(鋼筋)承擔,對樓梯進(jìn)行抗震性能分析(一般8度性能目標為D,7度性能目標為C,樓梯為地震時(shí)候逃生通道,定義為"關(guān)鍵構件")。海天機電預制樓梯模具,海天裝配式樓梯模具,建筑樓梯模具,海天機電樓梯模具。
假設8度抗震設防,預制樓梯的重量4.8噸,取樓梯重力荷載代表值5.0噸,根據《建筑抗震設計規范》 GB50011-2010(2016版)第5.1.4條中"表5.1.4-1"和第5.2.1條,罕遇地震下樓梯受到地震力標準值為:
根據《高層建筑混凝土結構設計規范》JGJ3-2010第3.11.1條表3.11.1,性能目標為C級和D級時(shí),預估的罕遇地震下性能水準分別為4和5。
根據《高層建筑混凝土結構設計規范》JGJ3-2010第3.11.3條4款 和5款:性能水準4和性能水準5,在預估罕遇地震作用下,對于"關(guān)鍵構件"的抗震承載力均宜符合式(3.11.3-2)的規定:
截面承載力標準值,按材料強度標準值計算
根據《鋼結構設計規范》GB50017-2003第7.2.1條C級螺栓的抗剪承載力設計值,
根據《鋼結構設計規范》GB50017-2003第3.4.1條"表3.4.1-4",C級螺桿的抗剪強度設計值
,兩個(gè)螺桿抗剪強度承載力標準值為:
(抗剪承載力標準值大于設計值,此處螺栓的抗剪承載力標準值直接取設計值28kN,設計更安全)
若不采用C級螺桿,選用HRB400鋼筋,其鋼筋的抗剪強度設計值建議取值為
,取值
,可參見(jiàn)《鋼結構設計規范》GB50017-2003第3.4.1條文解釋 表三"強度設計值的換算關(guān)系"第176頁(yè)。
國標圖集《裝配式混凝土結構連接節點(diǎn)構造》15G310-1中第41頁(yè)"低端支承滑動(dòng)鉸支座",如下圖所示:
"滑動(dòng)鉸支座"節點(diǎn)的設計要點(diǎn)如下:
1、圖中δ為預制樓板與梯梁之間留縫寬度,保證大震情況,樓梯的位移變形量可以釋放。例如層高為3000mm的框架結構建筑,滑動(dòng)樓梯的留縫寬度為:
其中
為樓梯梯段高度(層高3000mm,兩跑樓梯梯段高度為1500mm);
為結構彈塑性層間位移角,詳見(jiàn)《建筑抗震設計規范》 GB50011-2010(2016版)第5.5.5條"表5.5.5彈塑性位移角限值"(框架結構的
為
)。
2、樓梯挑耳的長(cháng)度:
且≥200mm,保證大震情況時(shí)樓梯不滑落。
3、圖中空腔的高度大于10d,保證地震時(shí)樓梯能釋放位移。節點(diǎn)中且空腔的直徑
,若
取值50mm,那容許樓梯自由滑動(dòng)的變形量應該只有
,如前面所述,若大震作用下樓梯位移變形量
,可能由于螺桿的阻礙不能完全釋放大震情況下樓梯位移量,形成不了滑動(dòng)支座。是否空腔直徑
,取值
,會(huì )更加科學(xué)合理些,還有待商榷和實(shí)驗的論證。海天機電預制樓梯模具,海天裝配式樓梯模具,建筑樓梯模具,海天機電樓梯模具。
4、滑動(dòng)鉸支座在接觸面必須設置"隔離層"如油氈,以便地震時(shí)候樓梯能產(chǎn)生滑移,若未設置"隔離層",一般平臺梁挑耳與水泥砂漿之間水平摩擦系數約為0.4,甚至更大(相關(guān)系數可參考《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2011第6.7.5條中標"表6.7.5.5-2"),因構件之間摩擦導致不能滑動(dòng)變形,將違背設計的初衷,關(guān)于這一點(diǎn)工程師在設計交底一定要重點(diǎn)說(shuō)明,嚴格按照圖紙節點(diǎn)要求設置隔離層,避免現場(chǎng)出錯。從以往的工程案例中,往往出現這種錯誤,有點(diǎn)甚至連預留變形空間位置全部用水泥砂漿填滿(mǎn),導致現場(chǎng)施工與設計理念完全違背。海天機電預制樓梯模具,海天裝配式樓梯模具,建筑樓梯模具,海天機電樓梯模具。
5、高端支承"固定"鉸支座,梯板預留孔洞要用強度不小于40MPa灌漿料填實(shí),而低端支承"滑動(dòng)"鉸支座,必須保留空腔,詳見(jiàn)下圖一。對于不同的梯段,同一個(gè)標高位置既有高端平臺與又有低端平臺(如下圖二,對于DT2(梯段二)5.890標高是低端平臺,對于DT1(梯段一)5.890標高是高端平臺)。樓梯吊裝完成,進(jìn)行灌漿的時(shí)候,同一水平標高位置有4個(gè)孔(如下圖一),現場(chǎng)工人往往分不清楚,四個(gè)孔均用灌漿料灌滿(mǎn)。導致低端滑動(dòng)變形的目的實(shí)現不了,與設計圖紙相違背,給結構帶來(lái)安全隱患。海天機電預制樓梯模具,海天裝配式樓梯模具,建筑樓梯模具,海天機電樓梯模具。
6、 為了減少樓梯施工現場(chǎng)的難度和錯誤,建議把固定鉸支座均設在樓梯的同一個(gè)標高(如圖一、圖二中的7.390標高);把滑動(dòng)支座設置樓梯的另一端(如圖一、圖二中的5.890標高),且"滑動(dòng)"支座端不再設置螺桿,如下圖三所示。一般建筑樓梯的四周均有結構和圍護構件,樓梯在地震時(shí)不可能墜落。對于人流密集的重要性建筑,可以考慮大震時(shí),樓梯對周邊結構構件的碰撞的影響,其結構設計可參考《混凝土結構設計規范》GB50010-2010(2016版)第3.6.2條1款以及《高層建筑混凝土結構設計規范》JGJ3-2010第3.12.6條進(jìn)行防倒塌設計。海天機電預制樓梯模具,海天裝配式樓梯模具,建筑樓梯模具,海天機電樓梯模具。
采用如下圖三節點(diǎn)大樣,此節點(diǎn)制作簡(jiǎn)單,現場(chǎng)施工簡(jiǎn)單,不容易出差,最容滿(mǎn)足設計滑動(dòng)支座的要求。為了保證工廠(chǎng)預制樓梯共用同一套模具,避免工廠(chǎng)預留洞口錯誤,工廠(chǎng)制造的時(shí)候仍可在每邊預留兩個(gè)孔洞,現場(chǎng)樓梯吊裝前,把滑動(dòng)端預留孔洞提前用砂漿封堵即可。海天機電預制樓梯模具,海天裝配式樓梯模具,建筑樓梯模具,海天機電樓梯模具。
綜上所述,好的設計理念要由精細的節點(diǎn)設計和構造來(lái)保障,設計師要做好圖紙交底,對一些重點(diǎn),容易出錯的地方應說(shuō)明清楚,讓工廠(chǎng)工人和現場(chǎng)施工人員明白圖紙的設計意圖,清楚滑動(dòng)樓梯受力原理。海天機電預制樓梯模具,海天裝配式樓梯模具,建筑樓梯模具,海天機電樓梯模具。
只有設計、工廠(chǎng)制造、現場(chǎng)施工緊密配合,按圖施工,把控重點(diǎn)和難點(diǎn),才能把好的設計理念貫徹和執行于實(shí)際項目當中。
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