近年来,全球地震灾害频发,给人类带来了巨大的伤害和经济损失,尤其是08年汶川地震给中国国民敲响了警钟 。在救灾过程中,存在大量框架甚至剪力墙结构受损严重,究其根本,在于前期设计建造过程中对抗震设防措施考虑不够完善 。
其中,房屋结构的楼梯作为重要的紧急逃生竖向通道,在抗震加固研究中正受到越来越多的重视,应严格按照《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223—2008进行抗震加固 。
楼梯的震害类型及其分析
在险情发生时,建筑物内人员主要通过楼梯进行疏散 。楼梯若发生破坏,会造成大量的人员伤亡并阻碍后期的救援工作 。为保证它的安全性,楼梯不仅要有足够的承载力与整体性,同时还要确保非结构构件在以上极端情况下不会发生脱落 。

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1.1 梯段板破坏
震害发生时,楼梯梯板板底位置的混凝土呈现大面积脱落、钢筋裸露现象,或者裂缝沿梯板宽度方向整条贯通的情况等(见下图) 。在地震发生时,楼梯梯板相当于“K”型支撑构件,梯板底部受力主筋受压弯曲直至屈服破坏,最终造成梯板拉断 。

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1.2 楼梯平台梁破坏
梯梁侧面在两个梯板之间的混凝土开裂脱落(见下图) 。地震发生时,楼梯相当于“K”型支撑构件 。楼梯的两个梯段在楼梯发生层间侧移的时候,交替承受外部挤压,此时梯梁受力属于弯剪扭复合受力,导致平台梁在跨中发生剪扭破坏 。

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1.3 楼梯平台板破坏
平台板的纵向与横向均有较明显的裂纹(见下图) 。地震发生时,楼梯在整体构造中属于斜向构件,与建筑物墙体一起作用,相当于“K”型支撑构件 。而楼梯层间休息平台板,在整体构造中属于水平支撑,作用机理类似于“耗能梁” 。此处吸收地震波能量,造成了震害 。
平台板裂纹情况:

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1.4 楼梯小梯柱破坏
小梯柱柱端处出现柱头破损,混凝土碎裂脱落,梯梁端处纵筋外露,屈服破坏(见下图) 。楼梯发生这种破坏,起因应该是混凝土的强度不够(小梯柱处),或者抗震设计时没有充分考虑到地震实际发生时此处的“柱端弯矩” 等情况 。
楼梯小梯柱破坏:

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1.5 楼梯间填充隔墙破坏
横墙出现X型裂缝(见图左),楼梯间填充墙处构造措施处理不符合规范;楼梯踏步与墙体连接处出现裂缝,梯板与填充墙连接处,拉结构造措施处理不符合规范(见下图右)
填充墙剪切裂缝与连接处破坏:

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楼梯常用加固方法的优缺点和适用性
2.1 碳纤维复合材加固
(1)优缺点:
优点:具有良好的耐腐蚀性能和耐久性能;不增加构件的自重和体积;高强高效;纤维复合材料布是一种柔性材料,可广泛适用于各种结构类型;施工便捷且施工工效高;
缺点:加固构件材质及强度有一定要求,存在一定的局限性,例如被加固的混凝土构件,强度等级不得低于C15,且不能为素混凝土构件;使用后的碳纤维布,不能直接暴露在有害介质或者阳光下,且所在环境温度不能长期处于60℃以上,对防护及防火要求较高,需增加一定的防护成本 。
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