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摘要：針對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中樓梯設(shè)計的問題進行探討，從規(guī)范規(guī)定和設(shè)計理念出發(fā)，對各種結(jié)構(gòu)形式下樓梯計算的問題進行分析，提出建筑抗震設(shè)計時樓梯設(shè)計的一些建議。...

淺談樓梯設(shè)計對建筑抗震的影響

西部建筑抗震勘察設(shè)計研究院

薛斌

    樓梯作為重要的疏散工具，它的重要性我們每個人都深有體會，在抗震防災(zāi)中更是起著舉足重輕的作用。從歷次大地震損壞的房屋來看，其中一個關(guān)注點是樓梯構(gòu)件的破壞，影響了逃生通道安全，造成人員傷亡。因此，建筑結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計時應(yīng)該充分認識樓梯設(shè)計的重要性。根據(jù)2008年汶川地震震害的相關(guān)報告，樓梯對結(jié)構(gòu)安全以及疏散時人身安全的意義非常重大。因而，作為結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，我們有必要認真研讀規(guī)范的有關(guān)要求，結(jié)合目前常用軟件的實際使用情況，認真對待抗震設(shè)計時的樓梯設(shè)計。

1、現(xiàn)行規(guī)范的有關(guān)規(guī)定

    《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）第3.6.6條明確提出：計算模型的建立、必要的簡化計算與處理，應(yīng)符合結(jié)構(gòu)的實際工作狀況，計算中應(yīng)考慮樓梯構(gòu)件的影響。

    《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）第6.1.8條針對框架-抗震墻結(jié)構(gòu)和板柱-抗震墻結(jié)構(gòu)中的抗震墻設(shè)置，提出宜符合下列要求：樓梯間宜設(shè)置抗震墻，但不宜造成較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

    《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）第6.1.15條對樓梯設(shè)計做了具體規(guī)定：（1） 宜采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓梯。（2）對于框架結(jié)構(gòu)，樓梯間的布置不應(yīng)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)平面特別不規(guī)則；樓梯構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)整體現(xiàn)澆時，應(yīng)計入樓梯構(gòu)件對地震作用及其效應(yīng)的影響，應(yīng)進行樓梯構(gòu)件抗震承載力驗算；宜采取構(gòu)造措施，減少樓梯構(gòu)件對主體結(jié)構(gòu)剛度的影響。（3） 樓梯間兩側(cè)填充墻與柱之間應(yīng)加強拉結(jié)。

    《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）第13.3.4條針對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的砌體填充墻，提出應(yīng)符合下列要求：樓梯間和人流通道的圍護墻，尚應(yīng)采用鋼絲網(wǎng)砂漿面層加強。  

    《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3—2010）中相關(guān)條款：第6.1.4、6.1.5、8.1.7條提出了與《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）基本相同的要求，而6.1.5條第4款針對樓梯間的砌體填充墻作了更為細致的要求：樓梯間采用砌體填充墻時，應(yīng)設(shè)置間距不大于層高且不大于4m的鋼筋混凝土構(gòu)造柱，并應(yīng)采用鋼絲網(wǎng)砂漿面層加強。

    以上涉及到的兩本規(guī)范都是2008汶川大地震以后逐步修訂的，規(guī)范修訂的一個重點就是針對建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，而從以上關(guān)于樓梯設(shè)計的條文可以看出，建筑抗震設(shè)計時樓梯設(shè)計應(yīng)當(dāng)受到設(shè)計師們的高度重視。

2、樓梯與結(jié)構(gòu)主體的關(guān)系

    地震中樓梯的梯板具有斜撐的受力狀態(tài)，由于梯板傳力，豎向構(gòu)件往往會出現(xiàn)短柱或錯層。

    理論研究及一些震害調(diào)查表明，樓梯對主體結(jié)構(gòu)的影響大小，宏觀上主要取決于樓梯與主體結(jié)構(gòu)的相對剛度比。如抗震墻結(jié)構(gòu)，框架-抗震墻結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)主體的抗側(cè)剛度相對樓梯間較大，樓梯對主體影響就很小，有時可以忽略不計； 而當(dāng)采用框架結(jié)構(gòu)，裝配式結(jié)構(gòu)，砌體結(jié)構(gòu)的時候，樓梯對其主體的影響就不容小視了，在多遇地震作用下，結(jié)構(gòu)基本是處于彈性工作狀態(tài)，剛度尚未退化，樓梯剛度在主體結(jié)構(gòu)中依舊可以認為不大，而在超烈度及罕遇地震的時候，結(jié)構(gòu)一般進入彈塑性狀態(tài)，墻體開裂，剛度驟然降低，現(xiàn)澆梯板可視為剛性樓板，斜撐的受力狀態(tài)明顯，從而導(dǎo)致樓梯梯板拉裂或樓梯間豎向構(gòu)件破壞，失去疏散功能，甚至主體坍塌。

    國家規(guī)范明確提出，進行結(jié)構(gòu)抗震分析時，應(yīng)考慮樓梯構(gòu)件的影響。規(guī)范允許根據(jù)不同的具體結(jié)構(gòu)，判斷樓梯構(gòu)件對整體的可能影響很大或不大，然后區(qū)別對待，并不要求一律參與整體結(jié)構(gòu)的計算，但樓梯構(gòu)件自身應(yīng)計算抗震�，F(xiàn)行規(guī)范對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)樓梯間抗震設(shè)計的基本要求可歸納為：1）是否參與整體抗震計算，視情況而定；2）樓梯構(gòu)件應(yīng)進行抗震設(shè)計計算；加強樓梯間填充墻與主體結(jié)構(gòu)的拉結(jié)。

    由于地震動的不確定性、地震的破壞作用、結(jié)構(gòu)地震破壞機理的復(fù)雜性，以及結(jié)構(gòu)計算模型的各種假定與實際情況的差異，迄今為止，依據(jù)所規(guī)定的地震作用進行結(jié)構(gòu)抗震驗算，結(jié)果還是一種比較粗略的估計。然而，從工程的震害看，這樣的抗震驗算是有成效的。

3、一些措施和建議

    考慮樓梯對主體結(jié)構(gòu)的影響，采取相應(yīng)的設(shè)計措施:

    1）采用下圖兩種做法，a休息平臺與主體結(jié)構(gòu)抗側(cè)構(gòu)件脫開；b在梯板底端設(shè)滑動支座，兩種做法釋放主體抗側(cè)構(gòu)件對樓梯梯板的約束，減小樓梯對主體結(jié)構(gòu)的影響。如下圖：

    2）對框架結(jié)構(gòu)，砌體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)計算中應(yīng)注意考慮樓梯對主體結(jié)構(gòu)的影響和主體結(jié)構(gòu)對樓梯的影響，采用包絡(luò)設(shè)計的方法�；�于現(xiàn)行規(guī)范，在對結(jié)構(gòu)進行規(guī)則性判斷和位移計算時，可不計樓梯的影響。而構(gòu)件設(shè)計則需要考慮樓梯的作用，按計入和不計入樓梯分兩種情況進行設(shè)計。

    3）對主體結(jié)構(gòu)剛度很大，整體性較好的結(jié)構(gòu)，如抗震墻結(jié)構(gòu)、框架-抗震墻結(jié)構(gòu)等，一般不考慮樓梯的影響，不過在結(jié)構(gòu)平面布置時，應(yīng)重視樓梯間周圍的豎向構(gòu)件，類似于電梯井，盡量使抗震墻位置合理，這樣，既可以使樓梯對主體結(jié)構(gòu)的影響減小，同時也保護了樓梯構(gòu)件。

    4）對抗震建筑中的樓梯設(shè)計應(yīng)該把握以下兩點：一，樓梯結(jié)構(gòu)對主體結(jié)構(gòu)的抗震能力影響很大，樓梯的梯板作為傳遞水平地震左右的重要構(gòu)件，往往對主體結(jié)構(gòu)的墻柱產(chǎn)生重大的影響，使得結(jié)構(gòu)柱變成短柱或錯層柱，因此，在結(jié)構(gòu)分析時應(yīng)予以充分的重視；二，樓梯的梯板與普通的樓板一樣傳遞水平地震作用，需對梯板予以適當(dāng)?shù)募訌姟?/span>

4、結(jié)束語

    綜上所述，不管是對規(guī)范理解出發(fā)，還是結(jié)合工程實際，樓梯設(shè)計對建筑抗震的影響應(yīng)當(dāng)被廣大設(shè)計師高度重視。目前來看，各種軟件的樓梯參與建筑抗震計算情況并不夠理想，不能過分依賴。設(shè)計可在比較合理的基礎(chǔ)上利用計算軟件，不拘泥于細節(jié)，不追求過高的計算精度，強調(diào)按概念設(shè)計進行各種調(diào)整。讓樓梯參與建筑抗震計算和加強抗震措施，使得樓梯對建筑抗震的影響降到最低，從而讓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計更為合理。

參考文獻：

1.《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）. 中國建筑工業(yè)出版社

2.《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3—2010）. 中國建筑工業(yè)出版社

3.《建筑抗震設(shè)計規(guī)范應(yīng)用與分析》.中國建筑工業(yè)出版社

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)

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