装配式建筑中滑动楼梯接缝的做法是怎样的?

装配式建筑中的滑动楼梯体现了“刚柔并济”的理念。在设计中,我们将楼梯设计成滑动支座,保证地震时楼梯与主体结构之间有足够的变形空间,以减少地震对楼梯的破坏,保证地震时逃生路线的畅通。

与传统的现浇整体楼梯相比,滑动楼梯是一种经济、先进的设计理念,不依靠楼梯本身的结构刚度来抵御地震破坏。尤其是2008年汶川地震后,滑动楼梯是国家规范和图集推广的标准做法,而装配式楼梯可以完美实现这一设计理念。

预制楼梯可以充分发挥工厂化制造的优势,解决楼梯现场支模困难、混凝土浇筑质量难以控制的缺点。

现场楼梯安装速度快,降低了现场劳动强度,提高了生产效益。尤其是住宅楼,标准层多,楼梯的模具可以通用。装配式楼梯是最能体现建筑工业化特点的构件产品。

好的设计理念,要想在工程实例中得以呈现,必须落实到图纸设计细节中,尤其是节点设计和施工要求。接下来,基于国家标准图集《装配式混凝土结构接缝施工》15G310-1,我们将预制楼梯的接缝做法讨论如下:

国家标准图集《装配式混凝土结构连接节点构造》第41页15G310-1:高端支撑固定铰支座。

“固定铰支座”节点的设计要点如下:

1,平台梁与预制楼梯之间的宽度应≥30mm,主要针对两个楼梯,一个楼梯的高端支撑与另一个楼梯的低端支撑位于同一水平,此时作为低端平台的地震位移约为30mm,可以保证两个构件支撑在平台梁吊耳的同一水平位置,保证构件模具的通用性。图集要求最小30mm,缝隙宽度应根据建筑的结构体系、设防烈度、建筑高度确定。

2.图中吊耳的厚度h不应小于楼板厚度,属于构造要求,应保证吊耳在楼梯荷载下的抗剪和抗弯承载力满足设计要求。

3.预埋螺杆(钢筋)与预制楼梯端部的距离不应小于5d(d为螺杆(钢筋)的直径),符合《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010(2016版))第9.7.4条“受剪钢筋与端部的距离不应小于3d和45。

4.螺栓(钢筋)锚入下梯梁吊耳内≥9d,螺栓末端设置钢筋锚板,符合《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010(2016版)》第9.7.4条要求剪压直锚筋的锚固长度不应小于65438。根据《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010(2016版)第8.3.3条,锚固长度可为基本锚固长度lab的60%,故剪力钉的直锚长度为0.6x15d=9d。

5.螺杆(钢筋)直径设计:地震时,楼梯上的水平地震力由接触面摩擦和螺杆(钢筋)销钉螺栓的剪切作用承担。如果设计以接触面摩擦力作为安全储备,地震的水平剪力由螺杆(钢筋)承担,分析楼梯的抗震性能(一般8度性能目标为D,7度性能目标为C,地震时楼梯为逃生通道,定义为

假设8度抗震设防,预制楼梯重量为4.8吨,楼梯重力荷载代表值为5.0吨。根据《建筑抗震设计规范》(2016版)第5.1.4条“表5.1-2010”

根据《高层建筑混凝土结构设计规范》(JGJ3-2010)第3.1条表3.11.1,当性能目标为丙级和丁级时,罕遇地震下的估计性能水平分别为4和5。

根据《高层建筑混凝土结构设计规范:性能等级4和性能等级5》第3.11.3条、第4款和第5款,在罕遇地震作用下,“关键构件”的抗震承载力应符合公式(3.11.3-1)。

截面承载力标准值按材料强度标准值计算。

根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)中C级螺栓抗剪承载力的设计值,

根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)第3.4.1条“表3.4.1”,C级螺杆的抗剪强度设计值,两个螺杆的抗剪强度承载力标准值为:

(抗剪承载力标准值大于设计值,此处螺栓抗剪承载力标准值直接取为28kN的设计值,设计更安全。)

若不采用C级螺杆,则选用HRB400钢筋,钢筋抗剪强度建议设计值为,。参见《钢结构设计规范》(GB50017-2003)。

国家标准图集《装配式混凝土结构连接节点构造》15G310-1中第41页“带低端支座的滑动铰支座”;

“滑动铰支座”节点的设计要点如下:

1和δ为预制楼板与梯梁之间的间隙宽度,以保证大地震时楼梯的位移和变形能得到释放。例如,对于高度为3000mm的框架结构建筑,滑动楼梯的缝宽为:

其中,为楼梯飞行高度(高度为3000mm,两个飞行楼梯高度为1500mm););为结构的弹塑性层间位移角。详见《建筑抗震设计规范》(GB 500110(2016版))第5.5.5条“表5.5.5弹塑性位移角限值”。

2.楼梯吊耳长度:≥200mm,以保证楼梯在大地震时不会下滑。

3.空腔高度大于10d,保证楼梯在地震时能释放位移。如果接缝中空腔的直径为50mm,则允许楼梯自由滑动的变形应该仅为。如前所述,如果楼梯在大地震作用下发生位移,由于螺杆的阻碍,楼梯在大地震条件下的位移可能无法完全释放,无法形成滑动支撑。空腔直径的选择是否更加科学合理,还有待于通过实验进行讨论和论证。

4.滑动铰支座必须在接触面设置油毡等“隔离层”,这样地震时楼梯才能滑动。如果不设置“隔离层”,平台梁的吊耳与水泥砂浆之间的水平摩擦系数约为0.4,甚至更大(参见《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)第6.7条)。构件之间因摩擦而产生的不滑动变形,会违背设计初衷。工程师在设计交底中一定要强调这一点,严格按照图纸节点要求设置隔离层,避免现场失误。从以往的工程案例来看,这种错误经常发生,甚至预留的变形空间用水泥砂浆填充,导致完全违背现场施工和设计理念。

5.上端支撑“固定”铰支座,梯板预留孔应用强度不小于40MPa的灌浆材料填充,下端支撑“滑动”铰支座,必须预留空腔。对于不同的台阶,同一标高位置既有高端平台,也有低端平台(对于DT2(台阶2) 5.890,为低端平台,对于DT1(台阶1) 5.890,为高端平台)。楼梯吊装灌浆时,同一水平标高有四个孔,现场工作人员往往分不清,四个孔都填有灌浆材料。无法达到造成低端滑移变形的目的,与设计图纸相悖,给结构带来安全隐患。

6.为了减少楼梯施工现场的难度和失误,建议固定铰支座应位于楼梯的同一标高;在楼梯的另一端设置滑动支撑,“滑动”支撑端不再设置螺丝。一般建筑物的楼梯周围都有结构和围护构件,地震时楼梯是不可能倒下的。对于人员密集的重要建筑,地震时可以考虑楼梯对周围结构构件的影响。其结构设计详见《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010(2016版)第3.6.2条1及《高层建筑混凝土结构设计规范》。

采用了节点的以下细节。这种节点制造简单,现场施工简单,行走困难,能满足设计滑动支座的要求。为了保证工厂用同一套模具预制楼梯,避免工厂预留孔洞的错误,工厂在制造的时候仍然可以每边预留两个孔洞。现场楼梯吊装前,滑动端预留孔洞可提前用砂浆封堵。

综上所述,好的设计理念要靠精心的接头设计和结构来保证。设计师要做好图纸交底,把一些重点和容易出错的地方解释清楚,让工厂工人和现场施工人员理解图纸的设计意图,了解滑动楼梯的受力原理。只有设计、工厂制造、现场施工紧密配合,按图施工,控制好重点和难点,才能把好的设计理念落实到实际工程中去。

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