抗震理念下楼梯建筑结构设计探究

2020-12-07夏礼群

魅力中国 2020年46期

关键词：楼梯间防震设计阶段

夏礼群

（广水市建筑勘察设计院，湖北广水 432700）

引言

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。

一、钢筋混凝土楼梯结构的形式和种类

（一）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。

（二）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。

二、楼梯防震加固技术运用中存在的问题

（一）对设计阶段的重视程度不足

楼梯的防震加固需要在建设设计阶段就进行整体的设计，在设计阶段中，需要根据建筑的实际情况和相关的环境情况等因素，采取最科学合理的防震加固技术，达到楼梯防震性能的有效保障。但是在部分楼梯中，对设计阶段重视程度不足，导致设计阶段的时间不足、资料不充分、防震加固技术重要认知不足等，导致设计人员无法准确根据房屋结构荷载强度对称重进行合理的平衡等情况，使楼梯防震加固技术在设计阶段就存在问题，无法发挥出良好的防震加固作用。

（二）建筑材料质量不达标

如今市场中建筑材料的种类繁多，品牌五花八门，质量也参差不齐，频发的豆腐渣工程也在提醒材料质量的重要性，尤其是在楼梯的防震加固技术方面，如果采用的砖瓦、水泥等材料存在质量问题，即使只是比标准质量要求降低一点，也会导致建筑的强度降低，造成建筑防震性能的严重影响。

（三）建筑施工质量不达标

楼梯的防震加固技术涉及较多的施工环节，部分施工环节的质量问题也会对建筑整体的防震性能造成不良影响。包括在施工中采用的砂浆标号不足、没有按照施工要求进行润砖、钢筋施工的搭接操作违规、焊接时漏焊或少焊等，最终都会造成楼梯的支撑结构不稳定、脱落和倒塌等严重的安全问题。

（四）楼梯柱破坏

楼梯柱破坏形式有三种：楼梯平台梯柱底部断裂，引起楼梯垮塌，无法通行；板底混凝土压碎，局部钢筋断裂，平台板失稳；柱与平台梁交接位置，混凝土压碎，钢筋局部拉断，平台板、楼梯板错位。所以，在地震中楼梯平台柱不能先于楼梯板破坏，于是需要设计强柱弱板结构形式。因此，在设计中应加强楼梯柱的设计。为了保证短柱在抗震下的稳定性，考虑在楼梯间附加小柱子。在框架结构增加小柱后，楼梯与主体结构脱离，在水平方向不参与整体结构的共同工作，避免主体结构对楼梯的不利影响，避免主体结构对于楼梯的梯板、梯梁的弯剪破坏；在竖向荷载作用下，楼板上荷载传到小柱、梯柱和梯梁，附加小柱与原有梯柱把竖向荷载传给楼梯间框架梁，框架梁发生弯曲变形，因楼梯间跨度小，所以总的竖向荷载较小，楼梯间框架梁完全能够满足竖向承载要求及挠曲变形的限制要求。

三、地震作用下的楼梯的设计建议

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。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。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。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。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。