基于抗震对楼梯建筑结构设计的思考

基于抗震对楼梯建筑结构设计的思考

孙佩佩

十堰市建筑设计研究院 , 湖北 十堰 442000

摘要：近几年，我国地震灾害频发，楼梯是地震时人们逃离危险的重要设施，在建筑结构中有着不可或缺的重要意义。在进行框架结构中楼梯抗震设计工作时，为了提升楼梯的抗震能力，需要作好设计研究，这对提高楼梯的应用价值有重要意义。文章介绍了目前楼梯的种类和形式，对典型的地震破坏现象进行了分析，对当前建筑结构楼梯的抗震设计提出了几点建议，希望能够加快我国楼梯设计科学化进程，为我国的建筑行业作出重要贡献。

关键词：抗震;楼梯建筑;结构设计;思考

引言

楼梯作为建筑地震逃生的唯一安全通道,在结构设计中有着极其重要的地位。本文针对楼梯设计进行深入的探讨，从楼梯在建筑平面位置中的布置、楼梯的抗震构造设计两个角度，深入分析抗震对楼梯的破坏影响，从地震中不同楼梯的典型的破坏现象入手，分析破坏原因，指出解决办法。

1地震灾害对建筑结构的影响

所谓地震的影响是指，地壳内部由于板块挤压、碰撞引起地面隆起的地质作用，主要是板块的运动对整体结构的影响作用，在地面的建筑物因此会受到各个部分的力作用，引起建筑结构变形、倒塌等情况，一般来说，地震灾害的传播形式是以地震波的形式影响，或者一种简谐振动导致，将一定的荷载惯性力通过加速度的方式，不断循环往复，但是这种运动的时间比较短促，却对建筑结构的破坏性极大，引起建筑结构的反复冲击，在短时间内，对建筑结构造成严重破坏。

2楼梯对于建筑结构的影响

楼梯对于建筑结构所产生的影响，主要表现为来两个方面，即楼梯竖向构件以及自身传力。据调查资料与统计资料显示结果来看，楼梯对于建筑结构所产生的影响大小，取决于建筑结构和楼梯之间的相对刚度比，当建筑结构的整体刚度较大，且整体性能也比较大的时候，就建筑主体结构而言，楼梯的刚度就会相应的减小，同时其对于建筑结构所产生的影响也会相应的减少，对此在这种情况下，可忽略不计楼梯对于建筑所产生的影响。如果建筑结构为装配式结构或者框架结构，尤其是砌体结构时，楼梯对于建筑主体结构所产生的影响就不可忽视。在地震的持续作用下，建筑结构基本处于一种弹性工作的状态中，由于在此时砌体承重墙以及填充墙均未开裂或其开裂程度不是很高，且刚度还未完全退化，因此可为在建筑结构中楼梯的刚度不是很大。但是若超出了设计烈度范围或者遇见比较罕见的地震，在此时建筑结构一般会进入到一种弹塑性的状态中，在这种形势下，建筑结构墙体就会出现开裂现象，且刚度开始下降，同时楼梯刚度所占比重也会相应的增大。由于此时现浇板被看作为刚性楼板，其主要的功能为进行水平地震作用的传递，一旦其出现开裂，则相应的楼梯梯板就会被拉裂，使楼梯间短柱受到影响，最终造成主体结构被破坏，严重时还会出现坍塌。通过大量建筑工程实践发现，在建筑结构整体计算中，考虑是否楼梯构件参与到计算中来，不仅容易对地震效应计算结果产生影响，同时还可能因为恒载或者活载传递途径的改变，而影响有关构件的计算。经过大量工程实例的比较和分析发现，如果其他区域的荷载比楼梯间荷载小时，在未考虑楼梯的情况下，对于计算得到的位移结果影响较较大；而在考虑了楼梯刚度的情况下，则质心和刚心重合度就会相应的有所改善，且位移也会相应的有所减小。此外，在相关条文规范中，允许可按照具体结构，对楼梯构件对于建筑结构整体可能产生的影响进行判断，基于此，区别对待，且不要求全部参与到建筑结构整体计算中，但是楼梯构件自身则应进行抗震的计算，对于上述这一规定，在实际建筑工程设计计算中，关于楼梯是否参与到建筑结构整体抗震的计算中来，可结合具体情况来实施，但是要注意的是楼梯构件必须要实施抗震设计以及计算，且还应增强建筑主体结构和楼梯间填充墙之间的拉结。因地震破坏机理与作用比较复杂，再加上结构计算模型的各种假定和实际情况之间存在着一定的差异，在抗震验算结构时，无论计算理论以及工具是否先进，其计算是否严格，所得到的计算结果仍旧比较粗略，而这也使得很多设计人员在设计时容易忽略结构抗震验算这一环节。然而就建筑工程震害结果来看，在建筑结构的设计中进行结构的抗震验算是非常有必要，同时结构抗震验算的准确性与合理性也在一定程度上关系着建筑整体结构的抗震性能。

3抗震对楼梯建筑结构设计要点

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。

3.2结构布置力求规则

结构的规则性是建筑结构设计中非常重要的问题，建筑形体及其构件布置应避免形成平面和竖向的不规则。结构自身不对称、不规则，平面质量中心与刚度中心不重合，将导致水平地震作用下结构的扭转，扭转作用会加重结构的破坏，结构及构件的抗扭能力位较弱，将导致结构的明显破坏，甚至在某些情况下扭转将成为导致结构破坏的主要因素。平面不规则还会使抗侧力构件之间不能良好的的协同工作及影响水平传力途径。目前，抗震设计计算还在处在“估算”阶段，结构越规则，估算”的可信度越高，对复杂结构难以估算其地震时反应。实际工程的抗震设计应重视结构的规则性。

结语

综上所述，为使钢筋混凝土的设计符合相关需要，最大程度减少安全隐患，需将抗震性能考虑在内，一定要从抗震设计、材料选择和施工技术等多方面进行控制，不断提升楼梯的抗震能力，为人们提供更充足的逃生时间。

参考文献

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