楼梯设计对建筑抗震的影响分析

刘静

【摘 要】改革开放以来随着我国经济的发展，也带动了我国建筑业的发展。在当前，人们对建筑物的质量和功能都提出了更高的要求。本文针对建筑结构设计中的楼梯设计进行简单的探讨，从国家的规范规定以及最新的设计理念出发，对不同结构形式下的楼梯计算以及设计问题进行了分析，提出建筑抗震设计时楼梯设计的一些建议。

【关键词】楼梯；建筑抗震；刚度；影响；分析

中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A 文章编号：

一．引言

楼梯是建筑的一个重要组成部分，是最重要的疏散工具，在抗震防灾中起着举足重轻的作用。所以楼梯的设计是十分重要的工作，楼梯设计的好坏也直接影响到建筑的抗震能力。从地震被损坏的钢筋混凝土结构房屋来看，其中一个特点是楼梯构件的破坏，影响了逃生通道安全，造成人员伤亡。根据2008年汶川地震震害的相关报告，楼梯对结构安全以及疏散时人身安全的意义非常重大。因此，我们有必要认真研读规范的有关要求，结合工程实际情况，认真对待抗震设计时的楼梯设计。

二．抗震设计楼梯参与结构计算的重要性

现代建筑工程抗震性能的需求要求建筑工程设计过程中必须考虑抗震设计楼梯参与结构计算工作的重要性。以抗震楼梯设计对建筑物主体结构抗震性能的促进作用促进建筑物的抗震性能提升。建筑工程设计单位应根据现代建筑工程设计过程中楼梯设计对建筑物主体工程的影响强化抗震设计楼梯参与结构计算工作，实现建筑物抗震性能的提高，促进现代建筑工程设计目标的达成

在现代建筑工程的设计中，钢筋混凝土框架结构所具有的优势使得其在现代建筑工程的设计中有着极为广泛的应用。在钢筋混凝土框架结构中，楼梯能够对楼梯间结构起到斜撑作用，增加主体结构的刚度。在传统的结构设计中，由于计算方式与设计理论的限制使得楼梯及楼梯间不参与整体结构的计算。随着现代建筑设计理论的日趋成熟以及建筑物抗震等级要求的不断提高，建筑工程抗震楼梯设计参与整体结构计算已经纳入相关规范要求。在抗震楼梯与楼梯间增加刚度的同时，还应与水平隔板、楼盖板等做好链接，以此形成整体、提高建筑物的抗震性能。在汶川地震震后调查中，楼梯梯段板断裂的情况非常普遍，严重影响了震后的自救与救灾。而且，楼梯系统的断裂也造成了对主体结构抗震性能的影响，造成了余震中建筑物抗震性能的下降。

三．楼梯和结构主体

楼梯对主体结构的影响主要表现有两个方面，楼梯对竖向构件的影响以及楼梯自身的传力。由于楼梯传力，竖向构件往往会出现短柱或错层。而楼梯本身传力需得到保障，从而实现疏散功能。

理论研究以及一些震害调查表明，楼梯对主体结构的影响大小，主要取决于楼梯与主体结构的相对刚度比。主体结构整体刚度越大，比如抗震墙结构，框架一抗震墙结构，由于结构主体自身的刚度很大，整体性能好，楼梯刚度对于主体而言相对很小，那么它对主体影响就很小，有时可以忽略不计；而当采用框架结构，装配式结构，特别是砌体结构的时候，楼梯对其主体的影响就不容小视了，在多遇地震作用下，结构基本是处于弹性工作状态，填充墙、砌体承重墙没有开裂或者开裂程度不高，刚度尚未退化，楼梯刚度在主体结构中依旧可以认为不大，而在超出设防烈度及罕遇地震的时候，结构一般进入弹塑性状态，墙体开裂，刚度骤然降低，楼梯刚度在主体刚度中所占的比重就越加增大，现浇梯板可视为刚性楼板，承担传递水平地震作用的重任，从而导致楼梯梯板拉裂，楼梯间短柱破坏，最终导致主体破坏甚至坍塌。

经过工程实例对比发现，楼梯构件是否参与结构整体计算，不仅影响地震作用效应的计算结果，也可能由于改变恒载、活载的传递途径而对相关构件计算产生影响。

对比发现当其他区域荷载小于楼梯间时，不考虑楼梯影响计算结果显示位移比较大，考虑楼梯刚度后刚心与质心的重合程度有所改善，位移比有所减小。

结合条文说明，规范允许根据不同的具体结构，判断楼梯构件对整体的可能影响很大或不大，然后区别对待，并不要求一律参与整体结构的计算，但楼梯构件自身应计算抗震。现行规范对钢筋混凝土结构楼梯间抗震设计的基本要求可归纳为：是否参与整体抗震计算，视情况而定；楼梯构件应进行抗震设计计算；加强楼梯间填充墙与主体结构的拉结。

由于地震动的不确定性、地震的破坏作用、结构地震破坏机理的复杂性，以及结构计算模型的各种假定与实际情况的差异，．目前，依据所规定的地震作用进行结构抗震验算，不论计算理论和工具如何发展，计算怎样严格，计算的结果还是比较粗略，过分地追求数值上的精确是不必要的。然而，从工程的震害看，这样的抗震验算是有成效的，不可轻视。

四．楼梯抗震设计的几点建议

考虑楼梯对主体结构的影响时，应根据主体结构与楼梯的侧向刚度大小，采取相应的设计措施：

1.楼梯采用现浇式或者装配整体式混凝土结构，不应采用装配式结构。

2.对框架结构，砌体结构及其他整体性不好的结构，结构计算中应注意考虑楼梯对主体结构的影响和主体结构对楼梯的影响，采用包络设计的方法。基于现行规范，在对结构进行规则性判断和位移计算时，可不计楼梯的影响。而构件设计则需要考虑楼梯的作用，按计入和不计人楼梯分两种情况进行设计。

3.对主体结构刚度很大，整体性较好的结构，如抗震墙结构、框架一抗震墙结构等，一般不考虑楼梯的影响，不过在结构平面布置时，应重视楼梯间周围的竖向构件，类似于电梯井，尽量使抗震墙位置合理，这样，既可以使楼梯对主体结构的影响减小，同时也保护了楼梯构件。

4.需特别注意设置楼梯形成的框架短柱或错层柱，柱箍筋除应满足计算要求外，箍筋应全高加密，宜按抗震等级提高一级配置。

5.楼梯处梁上立柱时，柱子截面一般都很难做大，但该柱也应按照框架柱要求设计，保证其截面面积不小于300mmX300mm，柱最小边长不应小于200mm，并相应增加另一边高度。￡在以往的设计中，当底层无地下室时，楼梯直接支撑在孤立的楼梯梁上，而根据震害调查发现，此做法不妥，地震时楼梯板吸收的水平地震作用在楼梯梁处的水平传力路径中断，孤立的楼梯梁很难担当由梯板传递的水平推力，梯板边缘的梁截面处往往开裂甚至破环，设计中应尽量避免。

五．结束语

楼梯是建筑的一个重要组成部分，是最重要的疏散工具，在抗震防灾中起着举足重轻的作用。从地震被损坏的钢筋混凝土结构房屋来看，其中一个特点是楼梯构件的破坏，影响了逃生通道安全，造成人员伤亡，所以建筑楼梯设计是非常重要的工作。综上所述，不管是对规范理解出发，还是结合工程实际，楼梯设计对建筑抗震的影响应当被广大设计师高度重视。目前来看，各种软件的楼梯参与建筑抗震计算情况并不够理想，不能过分依赖。设计可在比较合理的基础上利用计算软件，不拘泥于细节，不追求过高的计算精度，强调按概念设计进行各种调整。让楼梯参与建筑抗震计算和加强抗震措施，使得楼梯对建筑抗震的影响降到最低，从而让建筑结构更为合理。

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浅谈楼梯设计对建筑抗震的影响

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