抗震理念下楼梯建筑结构设计探究

2020-10-29池雪雷

散装水泥 2020年5期

关键词：楼梯抗震钢筋

池雪雷

（中钢石家庄工程设计研究院有限公司，河北石家庄 050000）

近年来，地震灾害频发，因而在进行框架结构楼梯抗震设计工作时，要提升楼梯的抗震能力，尤其是一些地震灾害发生频度较高的地区，更应引起高度重视。为进一步推动钢筋混凝土楼梯设计向科学合理方向发展，需认真研究其类型、设计手段等。

1 钢筋混凝土楼梯结构的形式和种类

钢筋混凝土楼梯按其结构受力状态不同，可分为梁式、板式和螺旋式等形式，属于空间结构体系。

1.1 梁式楼梯

梁式楼梯是由踏步板、梯段斜梁、平台板和平台梁组成，如图1所示。踏步板支承于两侧斜梁上，梯段斜梁支承于上、下平台梁上，梯段斜梁设置于踏步板下面。平台板支承于平台梁和墙体上，平台梁一般支承于楼梯间两侧的承重墙上。

图1 梁式楼梯示意图

1.2 螺旋式和剪刀式楼梯

螺旋式和剪刀式楼梯有着独特的造型，往往会放置在公共建筑大厅里，然而它属于结构系统，受力情况具有一定繁琐性，并且设计和施工都存在难度，会花费较高资金。

2 楼梯结构在地震中的常见破坏形式

在建筑设计中，不同形式的楼梯对于建筑有不同的表现形式，塑造出不同设计效果，在地震中的破坏形式也各不相同。

2.1 楼梯间整体严重破坏

地震中楼梯作为唯一的逃生通道，楼梯间发生整体破坏是最常见的情况。由于楼梯的结构设计存在漏洞，没有充分考虑部分与整体之间的联系，因此，导致抗震性难以满足要求。

2.2 底层楼梯严重破坏

一般来说，大型建筑的受力都是自下而上逐渐变小，最底层的受力最大，破坏也最严重。地震中由于建筑物的倒塌，大量掉落物堆积到底层，严重影响人员疏散逃离。

2.3 楼梯柱破坏

地震对楼梯柱的破坏形式通常表现为：在柱和平台梁相交的地方，受压力最大，最易被压碎，导致钢筋断裂，平台板发生易位、坍塌。

2.4 楼梯梁破坏

楼梯梁是楼梯的主要承力结构，地震发生时，不仅有竖向载荷力，还有水平方向的拉力，导致其结构扭曲变形，极易与梁接触的混凝土部分发生碎裂。

2.5 楼梯板破坏

楼梯板的破坏往往是由于以下情况间接导致而成，首先，钢筋受力不均，局部应力超出极限，导致钢筋断裂，出现裂缝；其次，楼梯柱、楼梯梁的破坏使楼梯板错位、扭曲等，导致楼梯板的混凝土被压碎，出现裂缝破坏。

3 地震作用下的钢筋混凝土楼梯的设计建议

为了进一步将楼梯设计的科学性加以提升，现针对楼梯结构设计过程提出以下几点建议。

3.1 楼梯抗震设计要点

（1）在设计阶段，要充分考虑楼梯板、楼梯梁、楼梯柱和钢筋的配比，利用科学合理的计算模型，综合各部分的作用，对整体框架结构进行精确的受力分析。

（2）在设计中可以在框架梁上加装一个相对独立的小柱支撑楼梯板，用它衔接平台板和楼梯柱，两者之间就不会直接相互影响，增加了整体结构的可靠性。同时，需对该支撑板进行加强处理，使其能承受更大的应力载荷，提高稳定性。

（3）楼梯本身属于短柱，为减少在短时间内出现破坏情况，需顺着全高加密箍筋，最大程度确保抗剪强度发挥最大优势。因受地震作用，会有较大的轴力和剪力，为确保楼梯结构实现抗震目的，在设计前期阶段，工程师需做好科学的配筋作业，并拉通负筋，推动双层双向钢筋配置的存在。不仅如此，还需对板式楼梯施工作好科学设计，并且在局部位置加大受力钢筋的力度，科学控制施工水平，采取科学手段处理好梯段板局部，避免梯段板转角部位发生破坏情况。

（4）由于多高层建筑结构在受力情况下具有一定的繁琐性，楼梯结构在确保整体安全的同时可以起到重要作用，因此，设计人员在对钢筋混凝土楼梯设计过程中，应确保结构安全要求和构造手段都要比主体结构高一些。将地震具有的性能考虑在内，详细计算相关构件的承载力，打破以往的设计形式，使用滑动连接的形式，把楼梯段上端节点当作钢筋混凝土楼梯使用，将下端节点当作滑动支撑，减少支撑的存在，并在相关首层外门两边的地方设计相应的构造柱，固定好门框。

（5）在设计阶段对施工方案进行优化，一方面，楼梯段上部连接点用铰接的方式，下部可采用滑动支撑的做法；另一方面，需在楼梯间出口的两边进行门框加固设计，适当增加钢筋数量，同时，还可采用悬挂样式，提高整体强度。