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淺談一端為滑動橡膠支座的現澆板式樓梯施工技術
淺談一端為滑動支座的現澆板式樓梯施工技術
在遭受破壞的建筑物中，樓梯間的結構破壞現象較為普遍，現將現澆樓梯的二個固定端，改成上端為固定支座，下端為滑動支座，當地震發生時樓梯段可以在一定的區間內自由伸縮滑動，從而便能延緩或減輕樓梯段發生破壞的可能性。本文首先介紹了混凝土板式樓梯滑動支座設計和工藝原理，然后分析了材料與設備和施工工藝流程及操作要點，最后探討了質量控制措施。
樓梯是多層及高層建筑結構的重要組成部分，在地震作用下受力較為復雜。傳統構造方式的混凝土樓梯，梯段板與主體結構整澆，相當于斜撐構件參與抗側力，致使結構受力復雜，而其自身在強震作用下也往往先行破壞。以往震害，特別是 2008 年汶川地震震害調查表明，樓梯及其相關結構的抗震設計存在不足，影響逃生及救援，是造成強震下人員傷亡增多的原因之一。鑒于此，新修訂的建筑抗震設計規范對涉及樓梯抗震設計的條文增加了具體規定。國家建筑標準圖集也對此進行了相應的修改，例如，對于現澆混凝土框架的板式樓梯，在構造上增設滑動支座，梯段板采用上下雙層配筋、設置邊緣約束構件等。強烈地震發生時，樓梯作為重要的緊急逃生的豎向通道，擔任著重要的角色，應適當提高樓梯和梯板的抗震能力。樓梯的堵塞和破壞會延誤人員撤離及救援工作，從而造成嚴重傷亡。現澆板式樓梯在鋼筋混凝土框架結構中應用非常廣泛，而實際震害卻表明，現澆板式樓梯通常是鋼筋混凝土框架結構抗震中的最薄弱環節，并未在強震面前發揮其所應有的功能，其破壞反而相對更為嚴重和集中。在遭受破壞的建筑物中，樓梯間的結構破壞現象較為普遍，現將現澆樓梯的二個固定端，改成上端為固定支座，下端為滑動支座，當地震發生時樓梯段可以在一定的區間內自由伸縮滑動，從而便能延緩或減輕樓梯段發生破壞的可能性。
在建筑物中，樓梯是重要的豎向交通線路，在地震時，是人群進行疏散的惟一途徑。從近來發生的四川汶川地震和青海玉樹地震的調查來看，樓梯間內部極易出現破壞，包括梯板的折斷，梯柱破壞等。在目前的設計中，普遍采用上部沒有拉通的配置方式，而在實際地震作用下，可能實際的受力是斜向支撐的方式，削弱了其在拉彎和壓彎的周期循環下的能力。在2010版的抗震規范中，明確要求考慮樓梯構件的影響。而當前在我國工程設計界中，普遍采用的PKPM軟件中，不考慮樓梯的斜向支撐作用，而僅考慮樓梯間的荷載傳導。在新版板式樓梯圖集中，首次引入帶滑動支座樓梯的新形式。在以前的設計方案中沒有采用過這種新型的樓梯形式。
1、混凝土板式樓梯滑動支座設計
2011年9月1日，原圖集《混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規則和構造詳圖(現澆混凝土板式樓梯)》(03G101-2)廢止，由(11G101-2)替代。比較這2本圖集的區別，新圖集增加了有抗震構造措施的3種樓梯類型：ATa，ATb，ATc。前2種樓梯ATa，ATb在起步處設計成滑動支座，梯段板與梯梁脫開。但圖集中梯段ATa，ATb僅能滿足梯段為AT型(梯板全由踏步段構成)梯板的要求。由于建筑樓梯布局的多樣化，BT型(梯板由低端平板和踏步段構成)、CT型(梯板由踏步段和高端平板構成)、DT型(梯板由低端平板，踏步段和高端平板構成)在實際工程中使用頻繁。但圖集中沒有標準做法。
為了更好地配合建筑設計，根據實際工程經驗以及圖集(11G101-2)中ATa，ATb滑動支座的構造做法及AT、BT、CT、DT梯板配筋構造補充了CTa、CTb、BTb、DTb的構造做法，如圖1~圖4所示。
(其余未注明均同國標圖集 11G1011-2《現澆混凝土板或樓梯》P40)
圖1中，CTa下部低端梯梁做法完全同圖集中ATa的做法，但高端做法可參照CT型樓梯高端的做法。由于抗震要求，需要把鋼筋的錨固長度由原圖集中的 La改為 LaE，且板面鋼筋按ATa中做法全長貫通。
圖 2 CTb樓梯板配筋構造
(其余未注明均同國標圖集 11G101-2《現澆混凝土板或樓梯》P42)
圖2中，CTb下部低端梯梁做法完全同圖集中ATb的做法，但高端做法可參照CT型樓梯高端的做法，由于抗震要求，需要把鋼筋的錨固長度由原圖集中的La改為LaE，且板面鋼筋按ATb中做法全長貫通。
圖 3 BTb樓梯板配筋構造
(其余未注明均同國標圖集 11G101-2《現澆混凝土板或樓梯》P42)
圖 4 DTb樓梯板配筋構造
(其余未注明均同國標圖集 11G101-2《現澆混凝土板或樓梯》P42)
圖3、圖4中，采用梁上挑牛腿的方法擱置下端平臺板，下部低端平臺板做法同圖集中BT、DT的做法，但需要把鋼筋的錨固長度由原圖集中的La改為LaE，且板面鋼筋也要全長貫通。BTb高端節點構造做法同ATb。DTb高端節點的做法可參照DT型樓梯高端的做法，但需要把鋼筋的錨固長度由原圖集中的La改為LaE。
以上幾種樓梯類型基本可以滿足建筑功能的需求，如遇到本文未涉及到的樓梯類型，比如鋼樓梯也可在起步處設計成滑動支座。
2、工藝原理
滑動支座的設置方法是：在樓梯段板下端的下表面預埋一塊鋼板，在下端支承構件上表面預埋一塊鋼板，鋼板的寬度和長度等同于二者的接觸面，上下鋼板接觸支承荷載，支承面鋼板上滿鋪石墨粉層，形成滑動面，其余空隙處用聚苯乙烯泡沫板填充。廣泛適用于各類地區、尤其適用于地震多發地區的民用公共建筑結構體系，特別適用于框架結構。
3、材料與設備
3.1 材料：Q235鋼板，符合GB/T709-2006指標要求。石墨粉，無雜質的普通石墨粉。
3.2 機械設備：電弧焊機。
4、施工工藝流程及操作要點
4.1施工工藝流程
支承構件鋼筋綁扎完畢→預埋支承構件上表面的鋼板→復測其標高與水平位置→澆筑支承構件混凝土→搭設梯段模板→清理支承構件上預埋鋼板的表面→滿鋪石墨粉→預埋樓段下端鋼板→復測其標高與水平位置并固定→綁扎梯段鋼筋→澆筑梯段混凝土→養護。
4.2操作要點(附梯段構造示意)
圖 5 預埋鋼板圖
圖 6M-1 圖
4.2.1施工條件
設計施工圖紙和有關技術資料文件齊全;編制施工方案、經監理認可，并已完成技術交底;鋼板、石墨粉有出廠合格證書，鋼板已按圖紙要求尺寸加工成型，并有存放的臨時庫房;施工環境的溫度不宜低于0℃，現場應采取防風措施。
4.2.2支承構件上預埋鋼板
支承構件(樓面)鋼筋綁扎完畢，經驗收合格后按圖紙尺寸要求預埋鋼板，檢查其水平位置與標高，復核無誤后將預埋鋼板的錨腳(錨腳采用Φ6鋼筋制作，間距<200mm)與樓層結構鋼筋進行點焊接，確保其位置準確，不松動。
4.2.3鋪設石墨粉
首先清理干凈支承構件(樓面)鋼板的上表面，去除混凝土等泥漿雜物，并用清水沖洗干凈、晾干;在支承構件(樓面)鋼板的上表面的四周用白色泡沫條做成邊框;用鐵抹將石墨粉均勻地鋪設在鋼板上，鋪設厚度約3mm。
4.2.4預埋梯段下端鋼板
將樓梯段下端的鋼板按圖示尺寸要求放置在石墨粉上，檢測其水平位置及標高，并壓實鋼板。
4.2.5澆筑梯段下端混凝土
鋼板埋設完畢后，綁扎樓梯段鋼筋，在混凝土澆筑前再次檢查鋼板的位置與標高，確保無誤后澆筑混凝土。
5、質量控制措施
所用鋼板需有出廠質量合格證明，并經外觀查看合格后方可使用。外觀指標，表面平整，尺寸準確，錨腳的規格、尺寸、間距準確，焊接牢固。石墨鋪設均勻，無雜質。
6、結語
采用滑動支座替代固定支座，一是采用滑動支座將整體現澆樓梯分為兩段施工，避免了在樓梯段中間1/3 部位因留設施工縫而帶來的施工不便;二是在地震發生時可以有效延緩樓梯發生破壞的時間，或減輕樓梯破壞的程度，從而為人員的逃生創造條件或贏得寶貴時間。
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