楼梯在地震作用下的破坏特性-住宅抗震构造突出屋面的楼梯间

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hacker 2年前 (2022-10-28) 黑客业务 195 1

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地震时楼梯安全么?

1,楼梯本身受到的约束相对薄弱,是一个薄弱环节。2、但是这个相对的薄弱部位并不是不能克服的,通过充分的构造措施可以保证楼梯的安全。3、如果遇到地震,不要想着快速通过楼梯逃生,你大概也做不到,原地固定身体护头并注意有没有坠落物才是正道。

多层砌体结构房屋的震害有哪些表现?

1、房屋整体或局部倒塌

房屋整体倒塌主要是由于房屋底层或整体抗震强度不足。

砌体房屋底层的受力构件所承受的地震剪力最大,如果底层的抗剪强度不足,在地震作用下底层墙体首先倒塌,当上部房屋整体性较好时,则上部楼层整体坠落,但未倒塌,如图2所示;当上部整体性较差时,会导致房屋整体倒塌。

所以保证底层主要受力构件足够的抗剪强度是保证整个房屋安全的基础,而提高底层抗震能力的措施主要有三个:增加墙体厚度、提高墙体砌筑砂浆的强度等级和墙体内增加钢筋。

影响房屋抗震能力的另外一个重要因素就是房屋的整体性,地震是作用在整个房屋上,而不是某一个构件上,所以房屋在承受地震作用过程中是一个复杂、立体的受力过程,房屋的结构构件是在相互影响共同抵抗地震作用。上部构件与基础的连接,竖向构件和水平构件之间的连接,承重构件和附属构件之间的连接都是保证房屋整体抗震能力的重要因素。房屋良好的整体性是房屋具有良好的抗震能力的有力保障。

2、墙体开裂

在这次地震中,砌体结构外纵墙的窗间墙体出现“X”形裂缝较为普遍,如图3所示。类似的裂缝形式还有 “V”字型、倒“V”字型裂缝。在内纵墙,山墙上也会出现这类裂缝。而在内横墙上(尤其是住宅楼的分户墙)上则多出现墙体斜裂缝。

图3墙体裂缝照片

墙体上的斜裂缝主要是由于水平地震剪力在墙体中引起的主拉应力超过墙体的抗拉强度所致。当约束墙体受到地震反复作用时,即形成“X”裂缝。

在地震作用下,由于墙体本身情况、地震方向的不同,墙体总是优先在最薄弱的部位开裂,形成初始开裂状态,进而在持续反复地震作用,墙体的这种初始开裂状态进一步发展变大、变宽,同时消耗地震能量。这里所说的墙体最薄弱部位是指墙体本身存在缺陷的部位以及墙体受地震剪力最大的部位。另外,通过调查研究发现:当墙体高宽比较小时,易出现斜裂缝,及水平偏斜裂缝。

图3 墙体裂缝照片

3、底框多层砌体结构底层框架柱破坏

本次地震中,一些底框多层砌体结构的框架柱柱头位置出现了破坏,混凝土被压碎,钢筋压弯屈服,形成了柱铰破坏机制,而梁没有任何损坏。如图4所示,这种机制是很危险的,这种机制直接与“大震不倒”的抗震设防目标和“强柱弱梁”的抗震理念相违背。

“强柱弱梁”的概念要求在强烈地震作用下,结构发生较大侧移进入非弹性阶段时,为使框架保持足够的竖向承载力而免于倒塌,要求实现梁铰侧移机制,即塑性铰应首先在梁上形成,尽量避免破坏后在危险性更大的柱上出现塑性铰。柱是框架结构中最主要的承重构件,在底框多层砌体结构中更为重要,即使个别柱失效,也可能导致结构全面倒塌;另一方面,柱为偏压构件,其截面变形能力远不如以弯曲作用为主的梁。要使底框结构具有良好的抗震性能,确保底层框架柱有足够的承载力和必要的延性是最基本的保证。

图4 底框结构底层框架柱破坏形式

由于地震的复杂性、现浇板的影响和钢筋屈服时的超强等因素的影响,做到准确计算柱端的极限承载力是很难的。抗震规范中采用增大柱端弯矩设计值、即提高柱端的抗弯承载力的方法,而要真正达到“强柱弱梁”的目的,柱与梁的极限抗弯承载力之比要求在1�6以上,按照抗规计算出的框架结构的这个系数在1�25左右,故抗规中采用对一些参数的限制和采取一些构造上的措施来进一步保证在地震作用下出现梁铰破坏机制。

而底框多层砌体结构的底层柱是很容易出现塑性铰的,因为地震时柱的实际反弯点会偏离柱的中部,使柱的某一端承受的弯矩很大,超过了其极限抗弯能力。另外,地震作用可能来自任意方向,柱双向偏心受压会降低柱的承载力,而楼板钢筋参加工作会提高梁的受弯承载力。另外在设计时,对底框结构一些设计人员为了确保结构安全,增大转换层的梁的截面和配筋,这样对结构整体的抗震性是没有好处的。

4、楼梯间破坏

这次地震中见到楼梯间的破坏形式有:整个楼梯间部分倒塌,梯板塌落,梯梁破坏(如图5所示),还有由于独立出屋面楼梯间塔楼,由于构造柱未伸入出屋面部分,导致楼梯间出屋面部分屋盖塌落,墙体倒塌。

楼梯间是建筑的出入口,也是地震、火灾等突发灾难发生时人群疏散的通道。震害调查发现,由于设计和施工问题,造成楼梯间的倒塌破坏,直接伤人、或者堵塞疏散通道阻碍人员逃亡。由于楼梯段侧向刚度大、山墙较高、休息平台与楼层存在错层,所以地震时很容易破坏。

图5 某独立楼梯间震损情况 图6某底框结构内走廊处隔墙倒塌,吊顶塌落

5、非结构构件破坏和撞击破坏

这次地震中,部分底框结构的轻质隔墙倒塌、轻质吊顶塌落,还有部分玻璃门脱落、玻璃幕墙被挤碎等,如图6所示。这些非结构构件的破坏尽管没有危及主体结构安全,但给地震时人们的撤离和逃生造成了很大障碍,甚至造成人员因非结构构件破坏而受伤,同时造成了很大的经济损失。

调查时见到撞击破坏有:由于伸缩缝宽度不够或其内塞有杂物,造成两侧部分撞击造成的墙体破坏;屋面纵向女儿墙端部和出屋面楼梯间的横墙相互撞击引起楼梯间横墙破坏;室内靠近山墙摆放的家具撞击山墙导致墙体破坏。

地震灾害的防治

2.1

地震直接影响

地震引起地表运动,造成多方向的振动,导致地面产生裂缝、断层、坍塌,直接引发道

路路面开裂、塌陷,桥梁桥面断裂、桥墩损坏,房屋倒塌、产生裂缝,地基液化、滑移。

时还会导致森林植被的损坏,引发水土流失等。

地基液化最根本的原因是,

土体是一种粒状材料,

颗粒之间无凝聚力,

在饱和情况下受

循环荷载(即地震)作用时,骤然上升的孔隙水压力来不及消散,这就使原来由砂粒通过其

接触点所传递的有效压力减小,

甚至完全丧失,

这时砂土颗粒将处于悬浮状态,

完全丧失强

度,最终形成液化地基

[4]

2.2

地震间接危害

2.2.1

山体滑坡

滑坡是斜坡上的岩体或土体沿着一定的软弱面,

作整体或分散顺坡向下滑动的一种物理

地质自然现象。在地震或余震作用下,容易产生滑坡

[5]

滑坡的发生与岩石性质、地质构造、地形地貌、人气降雨及人类工程活动有关。滑坡受

地质构造的控制作用极为明显

[6]

2.2.2

泥石流

泥石流是在特定的地质地形条件下发生的一种岩土工程灾害。

它的发生必须要具备有开

阔陡峻、

便于集水集物的地形和丰富的松散物质以及短时间内有大量的降雨,

三者缺一不可。

在开阔陡峻地区,如果岩石易风化并堆积了较厚的残坡积层或人工堆积了较厚的松散物质,

在暴雨之后,往往形成泥石流

[7]

3.

地震灾害防治

3.1

地震中桥梁和道路的防护

3.1.1

公路的防震措施

公路在地震中的破坏多缘于路基的损坏,其防护应分为以下两个方面:

1.

平原地区路基的防震措施。应尽量避免在地势低洼地带修筑路基;在软弱地基上修

筑路基时,

要注意鉴别地基中可液化砂土、

易触变黏士的埋藏范围与厚度,

并采取相应的加

固措施;加强路基排水,避免路侧积水;严格控制路堤压实,特别是高路堤的分层压实;

意新老路基的结合;尽量采用粘性土做填筑路堤的材料,避免使用低塑性的粉土或砂土;

强桥头路堤的防护工程。

2.

山岭地区路基的防震措施。沿河路线应尽量避开地震时可能发生大规模崩塌、滑坡

的地段;

尽量减少对山体自然平衡条件和自然植被的破坏,

严格控制挖方边坡高度,

并根据

地震烈度适当放缓边坡坡度;

在山坡上宜尽可能避免或减少半填半挖路基,

如不可能,

则应

采取适当加固措施;在

7

度烈度区及以上,挡土墙应根据设计烈度进行抗震强度和稳定性验

算。

3.1.2

桥梁的防震措施

桥梁的破坏主要出现在桥面、

桥墩及桥面和桥墩连接处,

在设计和建造的过程中,

应该

注意一下几点:

1.

充分利用有利地段选定桥位。在可能发生河岸液化滑坡的软弱地基上建桥时,可适

当增加桥长、合理布置桥孔,避免将墩台布设在可能滑动的岸坡上和地形突变处;

2.

当桥梁基础置于软弱黏性土层或严重不均匀土层上时,应注意减轻荷载、加大基底

面积、减少基底偏心,尽量采用桩基础;

3.

尽量减轻桥梁的总重量,尽量采用比较轻型的上部构造,避免头重脚轻;

4.

加强上部构造的纵横向联结,加强上部构造的整体性;

5.

多孔长桥宜分节建造,化长桥为短桥,使各分节能互不依存地变形;

6.

用砖、石圬工和水泥混凝土等脆性材料修建的建筑物,抗拉、抗冲击能力弱,接缝

处是弱点,易发生裂纹、位移、坍塌等病害,应尽量少用,并尽可能选用抗震性能好的钢材

或钢筋混凝土

[8]

3.2

房屋建筑的抗震设计

从总体上看,房屋的抗震设计应注意以下几个方面:

(1)

把握建筑抗震设计的总原则,即小震不坏,中震可修,大震不倒,按照强柱弱梁,

强剪弱弯的原则设计结构;

(2)

设置多道抗震防线,使结构具有多重抵抗力,前几道防线消耗地震能,避免建筑主

要结构承受地震能,保证其不受损;

(3)

在建筑之间设置防震缝,防止建筑连续侧塌引发的连琐反应,缝的大小要合适,太

大和太小都会影响防震效果

[9]

(4)

提高结构和构件的强度和延性。结构物的振动破坏来自地震引起的结构振动,因此

抗震设计要使从地基传入结构的振动能量最小,并使结构物具有适当的强度、刚度和延性,

以防止不能容忍的破坏。

在不增加重量、

不改变刚度的前提下,

提高总体强度和延性是两个

有效的抗震途径。房屋结构构件要联成整体,同时要加强连接点的强度和韧性。

(5)

场地的选择。要避开地震时可能发生地基失效的松软场地,选择坚硬场地。建房时

要选择基岩或干燥密实的土层作为地基。不宜在人工填土层、古河道、松散砂层、淤泥层及

活动断层地段建房。对软弱的地基要采取措施,严防不均匀下沉。

(6)

建筑体形均匀规整。无论是在平面或立面上,结构的布置都要力求使几何尺寸、质

量、刚度、延性等均匀、对称,避免突然变化。房屋平面布置要简单、规则,力求与主轴对

[10]

3.2.1

框架结构的布置

框架结构的破坏主要原因有:

(1)

钢筋混凝土框架结构缺乏多道抗震防线,框架破坏即

宣告整体结构破坏;

(2)

框架结构“强柱弱梁”验算时忽略了板及板内钢筋的作用,忽略了

受压钢筋的作用;

(3)

框架结构刚度较小,大量随意设置的非承重墙

(

如砖墙、砌块墙

)

刚度相

对较大,造成结构水平方向扭转、上下层刚度突变,致使主体结构破坏;

(4)

框架结构刚度

较小,在地震作用下层间位移大,因此非结构构件普遍破坏严重

[11]

为此,建议采用如下抗震措施:

(1)

在可能的情况下,框架结构宜设置一定数量的剪力墙作为第一道防线。这样,地震

时抗震性能好,并能减少非承重结构的破坏。对于重要建筑,如耐久年限大于

50

年的建筑、

重点抗震设防类的建筑,

主体结构应包含多道抗震防线,

如框架一剪力墙结构、

框架一支撑

结构,应尽量少采用纯框架结构。

(2)

钢筋混凝土框架结构”强柱弱梁”验算时,应考虑有效翼缘宽度范围楼板内与框架

梁平行的钢筋对框架梁承载能力的增强作用,应考虑受压钢筋对框架梁承载能力的增强作

用;不论抗震等级,均宜根据实际配筋情况验算框架梁的承载能力。

3.2.2

突出屋面结构

突出屋面结构在地震中破坏较多,

甚至整体坍塌。

究其原因,

突出屋面结构的重量和刚

度与下一层结构相比减小很多,地震惯性力急剧增加,引起“鞭梢效应”

,从而造成破坏。

措施:

加强顶部突出部位整体刚度和延性,

保证突出和原结构的连接稳固。

尽量减少无

根柱

(

梁上起柱

)

的数量,因为这些柱子根部变形

(

沉降

)

比别的柱子大,根部承受弯矩的能力

比正常柱子小

[12]

3.2.3

楼梯间

楼梯在震害中一般在梯段下部

1/3

1/2

处断裂;楼梯梁在上下梯段交接处抗剪破坏;楼

梯板在楼层标高处沿上下梯段交接处破坏;

楼梯间隔墙破坏甚至倒塌。

钢筋混凝土框架结构

中楼梯间破坏严重,并呈现下部严重、上部逐渐减轻的特点;框架一剪力墙结构、砖混结构

中楼梯问破坏较轻。

防震措施:

(1)

尽可能减少楼梯对主体结构抗震性能的影响,如休息平台梁不要和框架柱相连、支

承在下一层楼板标高的梁上起

(

)

柱上、该小柱顶标高到休息平台为止;否则,应考虑楼梯

参与主体结构的抗震计算。

(2)

框架结构中楼梯间梯梁

(

特别是休息平台处梯梁

)

应在跨中加密箍筋并设置腰筋,休

息平台板与端部墙体留缝隙,楼梯间两侧砌块隔墙应增加构造柱,间距不大于

3m

[13]

(3)

尽量整体浇筑楼梯板,谨防浇筑带处破坏,改梁板式楼梯为梁式楼梯,提高楼梯的

刚度和整体性。

地震中楼梯间为什么容易先破坏

问题就错了。

地震的时候,若楼梯遭受破坏了,那么最先损坏的,肯定是承重墙或者是起承重作用的支柱。

当承重物损坏时,楼层和楼层之间的应力不相等了。楼梯连接着2楼层,就会受到剪切力的作用,遭受破坏,严重时甚至断掉。

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  • 访客 2022-10-28 18:22:49 回复

    浇板的影响和钢筋屈服时的超强等因素的影响,做到准确计算柱端的极限承载力是很难的。抗震规范中采用增大柱端弯矩设计值、即提高柱端的抗弯承载力的方法,而要真正达到“强柱弱梁”的目的,柱与梁的极限抗弯承载力之比要求在1�6以上,按照抗规计算出的框架结构的这

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