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装配式建筑滑动楼梯节点做法

时间：2020-08-12 11:26:56 来源：建筑与土木工程技术

装配式建筑中的滑动楼梯，体现了"以柔克刚"的思想，设计中我们把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，以减少地震作用对楼梯的破坏，确保地震时逃生通道的畅通。

与传统现浇整体楼梯相比，滑动楼梯不是靠楼梯自身的结构刚度来抵抗地震的破坏，是一种既经济又先进的设计理念。特别是08年汶川地震之后，滑动楼梯更是国家规范、图集推广的一种标准做法，而装配式预制楼梯恰恰能完美的实现这一设计理念。

装配式预制楼梯能充分发挥工厂制造的优势，解决现场楼梯支模困难和混凝土浇捣质量难以控制的弊端。

且楼梯现场安装速度快，减轻现场劳动强度，提高生产效益。特别是住宅建筑中，标准层较多，楼梯的模具可以通用，预制楼梯是最能体现建筑工业化特点的一个构件产品。

好的设计理念，要在项目实例中得以呈现，必须落实到图纸设计细节当中，特别是节点设计和构造要求上。下面我们将基于国标图集《装配式混凝土结构连接节点构造》15G310-1，针对预制楼梯的节点做法，进行如下探讨：

国标图集《装配式混凝土结构连接节点构造》15G310-1中第41页高端支承固定铰支座，如下图所示：

"固定铰支座"节点的设计要点如下：

1、平台梁与预制梯段之间宽度应≥30mm，主要是对于两跑楼梯，一个梯段高端支承与另一梯段低端支承位于同一个水平标高，此时作为低端平台地震位移量约为30mm，这样能确保两个构件支承在平台梁挑耳同一水平位置，确保构件模具的通用。图集要求最小30mm，间隙宽度应根据建筑物的结构体系、设防烈度、建筑层高等具体情况而定。

2、图中挑耳厚度h，不应小于楼板厚度，属于构造要求，且应保证楼梯荷载作用下，挑耳的抗剪与抗弯承载力满足设计的要求。

3、预埋螺杆（钢筋）到预制楼梯端部的距离不小于5d（d为螺杆（钢筋）直径），是满足《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2016版)9.7.4条 "抗剪钢筋离端部不应小于3d以及45mm"的要求。

4、螺杆（钢筋）锚入下端梯梁挑耳≥9d，且螺杆末端设置钢筋锚固板，是满足《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2016版)第9.7.4条 "受剪力和受压直锚筋的锚固长度不应小于15d，d为钢筋直径"的要求，考虑到楼梯梯梁下建筑净高的要求，一般采用弯锚或机械锚固的方式。根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2016版)第8.3.3条内容，采用弯锚或机械锚固措施，锚固长度可取基本锚固长度lab的60%，故抗剪螺杆直锚长度为0.6x15d=9d

5、螺杆（钢筋）直径设计：地震时，楼梯受到的水平地震力由接触面摩擦以及螺杆（钢筋）销栓抗剪作用共同承担，若设计把接触面的摩擦力作为安全储备，地震水平剪力全部由螺杆（钢筋）承担，对楼梯进行抗震性能分析（一般8度性能目标为D，7度性能目标为C，楼梯为地震时候逃生通道，定义为"关键构件"）。

假设8度抗震设防，预制楼梯的重量4.8吨，取楼梯重力荷载代表值5.0吨，根据《建筑抗震设计规范》 GB50011-2010（2016版）第5.1.4条中"表5.1.4-1"和第5.2.1条，罕遇地震下楼梯受到地震力标准值为：

根据《高层建筑混凝土结构设计规范》JGJ3-2010第3.11.1条表3.11.1，性能目标为C级和D级时，预估的罕遇地震下性能水准分别为4和5。

根据《高层建筑混凝土结构设计规范》JGJ3-2010第3.11.3条4款和5款：性能水准4和性能水准5，在预估罕遇地震作用下，对于"关键构件"的抗震承载力均宜符合式（3.11.3-2）的规定：

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第7.2.1条C级螺栓的抗剪承载力设计值，

根据《钢结构设计规范》GB50017-2003第3.4.1条"表3.4.1-4",C级螺杆的抗剪强度设计值

，两个螺杆抗剪强度承载力标准值为：

（抗剪承载力标准值大于设计值，此处螺栓的抗剪承载力标准值直接取设计值28kN，设计更安全）

若不采用C级螺杆，选用HRB400钢筋，其钢筋的抗剪强度设计值建议取值为

，取值

，可参见《钢结构设计规范》GB50017-2003第3.4.1条文解释表三"强度设计值的换算关系"第176页。

国标图集《装配式混凝土结构连接节点构造》15G310-1中第41页"低端支承滑动铰支座"，如下图所示：

"滑动铰支座"节点的设计要点如下：

1、图中δ为预制楼板与梯梁之间留缝宽度，保证大震情况，楼梯的位移变形量可以释放。例如层高为3000mm的框架结构建筑，滑动楼梯的留缝宽度为：

其中

为楼梯梯段高度（层高3000mm，两跑楼梯梯段高度为1500mm）；

为结构弹塑性层间位移角，详见《建筑抗震设计规范》 GB50011-2010（2016版）第5.5.5条"表5.5.5弹塑性位移角限值"（框架结构的为）。

2、楼梯挑耳的长度：

且≥200mm，保证大震情况时楼梯不滑落。

3、图中空腔的高度大于10d，保证地震时楼梯能释放位移。节点中且空腔的直径，若取值50mm，那容许楼梯自由滑动的变形量应该只有

，如前面所述，若大震作用下楼梯位移变形量，可能由于螺杆的阻碍不能完全释放大震情况下楼梯位移量，形成不了滑动支座。是否空腔直径

，取值，会更加科学合理些，还有待商榷和实验的论证。

4、滑动铰支座在接触面必须设置"隔离层"如油毡，以便地震时候楼梯能产生滑移，若未设置"隔离层"，一般平台梁挑耳与水泥砂浆之间水平摩擦系数约为0.4，甚至更大（相关系数可参考《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第6.7.5条中标"表6.7.5.5-2"），因构件之间摩擦导致不能滑动变形，将违背设计的初衷，关于这一点工程师在设计交底一定要重点说明，严格按照图纸节点要求设置隔离层，避免现场出错。从以往的工程案例中，往往出现这种错误，有点甚至连预留变形空间位置全部用水泥砂浆填满，导致现场施工与设计理念完全违背。

5、高端支承"固定"铰支座，梯板预留孔洞要用强度不小于40MPa灌浆料填实，而低端支承"滑动"铰支座，必须保留空腔，详见下图一。对于不同的梯段，同一个标高位置既有高端平台与又有低端平台（如下图二，对于DT2（梯段二）5.890标高是低端平台，对于DT1（梯段一）5.890标高是高端平台）。楼梯吊装完成，进行灌浆的时候，同一水平标高位置有4个孔（如下图一），现场工人往往分不清楚，四个孔均用灌浆料灌满。导致低端滑动变形的目的实现不了，与设计图纸相违背，给结构带来安全隐患。

6、为了减少楼梯施工现场的难度和错误，建议把固定铰支座均设在楼梯的同一个标高（如图一、图二中的7.390标高）；把滑动支座设置楼梯的另一端（如图一、图二中的5.890标高），且"滑动"支座端不再设置螺杆，如下图三所示。一般建筑楼梯的四周均有结构和围护构件，楼梯在地震时不可能坠落。对于人流密集的重要性建筑，可以考虑大震时，楼梯对周边结构构件的碰撞的影响，其结构设计可参考《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2016版)第3.6.2条1款以及《高层建筑混凝土结构设计规范》JGJ3-2010第3.12.6条进行防倒塌设计。

采用如下图三节点大样，此节点制作简单，现场施工简单，不容易出差，最容满足设计滑动支座的要求。为了保证工厂预制楼梯共用同一套模具，避免工厂预留洞口错误，工厂制造的时候仍可在每边预留两个孔洞，现场楼梯吊装前，把滑动端预留孔洞提前用砂浆封堵即可。

综上所述，好的设计理念要由精细的节点设计和构造来保障，设计师要做好图纸交底，对一些重点，容易出错的地方应说明清楚，让工厂工人和现场施工人员明白图纸的设计意图，清楚滑动楼梯受力原理。

只有设计、工厂制造、现场施工紧密配合，按图施工，把控重点和难点，才能把好的设计理念贯彻和执行于实际项目当中。

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