浅析框架结构中楼梯滑动支座的设计与施工

发表时间:2020/8/10   来源:《城镇建设》2020年第3卷第11期   作者:肖泽然
[导读] 楼梯作为各建筑物的消防疏散通道,在整个抗震设计中都会被重点关注

         摘要:楼梯作为各建筑物的消防疏散通道,在整个抗震设计中都会被重点关注。在地震时会产生巨大的水平力破坏楼梯,如楼梯为刚性结构,水平力会挤压梯段形成破坏;为减少地震灾害,对抗震设防要求较高的建筑往往采用滑动支座的方法。滑动支座会使楼梯平台与梯段板自由滑动,从而减少水平地震力。以下介绍滑动支座简单的施工工艺和技术要点,为以后类似工程提供参考。
         关键词:楼梯;滑动支座;框架结构;聚四氟乙烯板;设计;施工
引言
         传统的楼梯构造方式没有考虑抵抗侧向应力作用,基本上是使用混凝土材料辅以钢筋与主体框架进行一体浇筑,在地震发生时不能承载较大的应力,踏步段反而成为首要的冲击目标,垮塌弯折严重。为此,相关人士在设计楼梯的抗震性能时要考虑到抗侧向力以及楼梯与框架结构的分离,避免直接承受地震力,确保楼梯结构的完整性,应在低端梯梁与楼梯之间设置滑动支座。
1设计原理
         滑动支座楼梯设计原理可归纳为一句话,即“两固定支座变为上端固定下端滑动支座”。滑动支座顾名思义为可以滑动的支座,通过铺设聚四氟乙烯板或钢板实现梯段滑动。聚四氟乙烯被称为“塑料王”,具有高润滑性,将其铺设在梯段板下端的支撑构件表面,应使板的尺寸(长度和宽度)与支座接触面相同。聚四氟乙烯板的材料特性使得它具备隔离楼梯与主体结构的功能,地震发生时,作为隔离层的聚四氟乙烯板可以迅速消耗地震加速度能量,梯段在一定范围内自由滑动,对主体结构的刚度影响可以忽略不计,达到延缓楼梯破坏的作用。铺设钢板原理同样如此,不过为了增加钢板的滑动性还需要在支承面钢板上满铺石墨粉层。两种方法在概念上均是利用了“放”的抗震思想,通过滑动消除水平力的传递,释放楼梯斜撑刚度,梯段不会在地震作用下受到反复拉压,转化、耗散地震动能量的破坏作用。滑动支座的这一原理使其在地震多发区的民用建筑结构体系中具有很好的适用性,尤其适用于框架结构,被广泛采用。
2滑动楼梯工艺原理
         在楼梯中设置滑动支座,减小楼梯本身及其周边主体结构的震害。在每一跑梯段板低端的第一个踏步下方设置滑动支座,该滑动支座为梯梁本身或为在梯梁侧面设置的悬挑板。在滑动支座上表面预埋2块钢板,2块预埋钢板之间满铺石墨粉形成滑移面,起到润滑、减小摩擦、利于梯段板位移的作用。建筑面层施工时,在第一个踏步踢面与平台板交接处用柔性材料进行填充,保证在地震作用下梯段板有位移空间。
3滑动支座选择
         设计师在设计楼梯滑动支座时一般会参照16G101—2《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图(现浇混凝土板式楼梯)》,目前常用的滑动支座有聚四氟乙烯板、塑料片、钢板(2块钢板间满铺石墨粉)。因塑料片强度较低,耐久性差,钢板时间长了易生锈,同时2块钢板之间满铺石墨粉的施工难度大,质量难以保证,但聚四氟乙烯板具有承载力高,摩擦系数低,耐久性能好,施工方便等优点,所以推荐使用聚四氟乙烯板滑动支座。在图纸会审时,如图纸中未采用聚四氟乙烯板作为滑动支座,建议设计院及建设单位将滑动支座改为聚四氟乙烯板。
4施工工艺
         4.1材料准备及加工
         楼梯滑动支座施工材料主要包括5mm厚聚四氟乙烯板、M4平头栓钉、聚苯板、型材切割机、混凝土打磨机、螺丝刀和锤子等。明显聚四氟乙烯板的材料质量及安装质量决定了楼梯的抗震能力。控制聚四氟乙烯板的材料质量应主要把控加工环节,要熟悉图纸,依照图纸尺寸确定聚四氟乙烯板的长宽(为楼梯踏步的长宽),按要求切割出符合尺寸要求的聚四氟乙烯板并编号,防止后续铺设中尺寸混乱。由于聚四氟乙烯板在高温状态下会释放危害人体健康物质,因此切割方式应选择冷切,或是直接为供货商提供尺寸,要求其加工后再送货到施工现场。聚苯板尺寸也依据图纸确定,一般长度为踏步长度,宽度为50mm,厚度与建筑面层同厚(通常为30mmm),用刀片裁剪聚苯板。加工完所有板块后根据楼梯进行编号,以便后续安装使用。聚四氟乙烯板安装质量的控制主要在于对前期准备工作的把控,应按上述要求准备材料,并且检查出厂合格证及相关检测,确定安装位置、标高,形成专项施工方案,并经监理单位确认。


         4.2支设楼梯模板
         根据结构面弹出的楼梯线进行支模,将楼梯平台和梯板底模支设完成,支撑采用钢管扣件支撑架,模板采用胶合木模板。
         4.3滑动支座下部钢板预埋
         梯梁、支座悬挑板、平台板钢筋绑扎完后,埋设下预埋钢板,利用水准仪检查钢板放置后标高,误差应在2mm内,钢板四角高差不得超过1.5mm,平面位置误差应在3mm内。复核无误后将下部预埋钢板的锚筋与支座挑板钢筋焊接固定。
         4.4滑动支座切割下料
         滑动支座采用5mm厚聚四氟乙烯板,材料进场后要通知监理单位进行材料报验,各资料手续齐全后方可使用。根据图纸尺寸下料,但下料前应到现场复核尺寸。考虑到模板安装有允许误差,长度方向下料时适当小3~5mm,以便安装。
         4.5滑动支座石墨粉铺设
         石墨粉有润滑作用,是滑动楼梯中至关重要的构造措施。石墨粉铺设前应对钢板表面进行清理、并保证钢板表面干燥,下部钢板表面四周贴3mm厚海绵条双面胶,而后应立即均匀铺设3mm厚石墨粉。
         4.6滑动支座安装
         考虑楼梯混凝土是一次浇筑成型的,在滑动支座位置先绑扎底板平台钢筋,然后安装聚四氟乙烯板,最后再安装上部梯段板钢筋。聚四氟乙烯的安装应定位固定,确保混凝土浇筑过程中不偏位。在滑动支座两侧放置100mm混凝土块,强度等级同楼梯混凝土强度等级,高度同该处板厚。混凝土块安放间距一般为200~300mm,安放完成后在聚四氟乙烯板上做好标记,用钢钉进行固定,安装完成后要用水平仪进行测量,确保安装的平整度。
         4.7梯段绑扎钢筋
         钢筋制作以施工图纸及标准图集16G101-2为依据,制作完成后由钢筋工按照图纸要求绑扎钢筋。绑扎顺序为先主筋后分布筋,满足板筋锚固在梁内,梁筋锚固在柱内,同时注意避免钢筋接触到垫板,而应留一个保护层厚度的间隙。钢筋绑扎成八字扣朝上,横平竖直,保证绑扎质量。
         4.8混凝土浇筑
         混凝土浇筑过程中派人全程跟踪,确保聚四氟乙烯板不偏位,同时要保证滑动支座处混凝土振捣密实,可采用直径35mm的振捣棒进行振捣。
         4.9柔性位移缝施工
         楼地面施工时滑动支座正上方第一个踏步踢面与平台板建筑面层之间用宽50mm、厚度同建筑面层、长度同梯段宽度的聚苯板填充,构成柔性位移缝,保证梯段板在地震作用下有位移空间。
结束语
         建筑物抗震设防的要求越来越高,楼梯滑动支座也会经常遇到,采用聚四氟乙烯板的效果较好,施工方便。在施工过程中要严格控制下料长度,同时聚四氟乙烯板应固定牢固,以防浇筑混凝土时偏位,浇筑混凝土时要派人跟踪检查,保证浇筑质量。
参考文献
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