淺談結(jié)構(gòu)樓梯的抗震設(shè)計(jì)

崔世鵬

（沈陽(yáng)石油石化設(shè)計(jì)院大連分院）

摘 要：就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，樓梯間能否恰當(dāng)設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)有著重要的意義。它的科學(xué)性會(huì)對(duì)建筑物的穩(wěn)定性能帶來直接的影響，因此在實(shí)際設(shè)計(jì)的時(shí)候，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)結(jié)構(gòu)樓梯設(shè)計(jì)引起必要的重視。從樓梯結(jié)構(gòu)來講，抗震設(shè)計(jì)水平會(huì)對(duì)其他抗震性能帶來干擾，一定要做好相應(yīng)的處理手段，進(jìn)而給予恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)；樓梯間；震害；設(shè)計(jì)；建議

由于在發(fā)生地震抑或是出現(xiàn)火災(zāi)的情況，樓梯屬于一個(gè)安全通道，樓梯是否具有安全性對(duì)人身財(cái)產(chǎn)安全帶來直接的影響，然而在我國(guó)眾多建筑結(jié)構(gòu)中，樓梯并沒有較好的抗震性能，特別是那些從曾經(jīng)發(fā)生過地震的地區(qū)，出現(xiàn)這種情況就變得較為顯著，當(dāng)做疏散通道的樓梯存在較大的損壞，嚴(yán)重的可能還會(huì)發(fā)生倒塌的情況，這樣就致使救援工作不能正常進(jìn)行。因此，相關(guān)單位需要對(duì)抗震設(shè)計(jì)引起必要的重視，只有這樣才能夠確保整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

1 樓梯破壞分析

1.1 樓梯板破壞

樓梯在梯段板的三分之一到四分之一跨度之間的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)一些細(xì)小的裂縫，這些裂縫通常都是呈水平方向上分布的，梯段板受力筋在受到了應(yīng)力作用之后會(huì)產(chǎn)生彎曲變形或者是下沉的情況，如果情況得不到有效的控制還會(huì)使得梯段板的水平裂縫寬度不斷的增加，混凝土施工過程中的剝落現(xiàn)象也會(huì)非常的嚴(yán)重。在開始實(shí)施之前，很多梯段板負(fù)筋在三分之一到四分之一的跨度上有著相對(duì)比較明顯的裂縫或者是折斷的現(xiàn)象，這樣也就使得這一部分的受筋數(shù)量明顯的下降，這樣其自身的抗張拉程度也就受到了非常不利的影響?；炷磷陨淼目估阅芤矔?huì)逐漸衰退，通常在梯段板下部位置的三分之一到四分之一的跨度之間會(huì)產(chǎn)生非常明顯的裂縫情況，混凝土在這個(gè)時(shí)候已經(jīng)不參與抗拉環(huán)節(jié)，這樣一來，所有的拉應(yīng)力都必須要由鋼筋來承擔(dān)。這個(gè)時(shí)候，裂縫的寬度也會(huì)不斷的增加，在這樣的情況下，鋼筋的拉伸長(zhǎng)度也會(huì)有所變化。如果結(jié)構(gòu)自身還要繼續(xù)的受到地震的作用，鋼筋就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入到屈服狀態(tài)當(dāng)中，原來沒有收到張拉作用的梯段板也會(huì)發(fā)生屈服現(xiàn)象，這樣就會(huì)使得結(jié)構(gòu)當(dāng)中的混凝土層出現(xiàn)了非常嚴(yán)重的剝落現(xiàn)象。在反復(fù)的地震作用之下，一些比較脆弱的梯段板就會(huì)出現(xiàn)比較明顯的斷裂狀況。

1.2 平臺(tái)梁和平臺(tái)板破壞

對(duì)于結(jié)構(gòu)運(yùn)作的時(shí)候，上梯段板及其下梯階段位置都會(huì)起到了推位的作用，在這個(gè)期間，樓梯之間所含有的平臺(tái)梁以及平臺(tái)板之間會(huì)具有的損壞的情況，而所具有的壓力也不具有明顯性，因此在兩端及其跨中所占有的位置較為脆弱，經(jīng)過相關(guān)作用下就會(huì)出現(xiàn)損壞的情況。甚至還會(huì)致使混凝土發(fā)生壓碎的情況。鋼筋網(wǎng)在相關(guān)作用下會(huì)形成裂縫的情況，產(chǎn)生變形情況也非常明顯。

1.3 梯柱破壞

在框架結(jié)構(gòu)當(dāng)中，對(duì)樓梯結(jié)構(gòu)起到支撐作用的結(jié)構(gòu)都會(huì)在地震作用下發(fā)生嚴(yán)重的損壞，因此螻蟻間的穩(wěn)定性也受到了極大的影響，以下我們對(duì)結(jié)構(gòu)樓梯的破壞進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。

在鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)工作中，對(duì)柱子延性影響比較大的一個(gè)因素就是剪跨比。按照剪跨比的具體數(shù)值對(duì)其進(jìn)行劃分，通常可以將其分為長(zhǎng)柱、短柱和極短柱。如果剪跨比的數(shù)值超過2的時(shí)候，我們就將這種梯柱成為長(zhǎng)柱，如果剪跨比的數(shù)值在1.5到2之間我們就稱這種梯柱為短柱，如果剪跨比不超過1.5的時(shí)候，我們就稱這樣的梯柱為極短柱。因?yàn)樵诳蚣芙Y(jié)構(gòu)建設(shè)的過程中，框架柱會(huì)受到其他結(jié)構(gòu)的影響，所以就非常容易形成短柱，短柱在施工和應(yīng)用的過程中其自身能夠體現(xiàn)出非常大的線形剛度，而且這種框架柱本身也不具備優(yōu)良的延展性，所以在地震力的作用下極其容易發(fā)生破壞，如果是因?yàn)檫@種框架柱造成的破壞，在多數(shù)情況下都屬于是剪力破壞。而極短柱的破壞形式則有所不同，通常它都是剪切斜拉破壞的形式。在產(chǎn)生這種破壞之前是沒有任何信號(hào)的，所以從某種角度上來說，它屬于是一種脆性的破壞，而一旦出現(xiàn)了這樣的破壞形式，整個(gè)建筑物的安全性和穩(wěn)定性都會(huì)受到極大的威脅。

2 樓梯設(shè)計(jì)建議

考慮樓梯對(duì)主體結(jié)構(gòu)的影響時(shí)，下面給出一些樓梯設(shè)計(jì)的建議：

相關(guān)人員在對(duì)樓梯進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候最大程度使用現(xiàn)澆式混凝土結(jié)構(gòu)，不應(yīng)當(dāng)使用裝配式結(jié)構(gòu)。相關(guān)人員在對(duì)樓梯進(jìn)行布置的過程中，為了減少樓梯之間進(jìn)行布置致使結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)不規(guī)則的情況，樓梯間最大程度出現(xiàn)采取對(duì)稱的方式進(jìn)行布置，不應(yīng)當(dāng)將其布置到拐角的位置。

相關(guān)人員使用軟件建模進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，需要依據(jù)工程的具體情況輸入相應(yīng)的構(gòu)件參數(shù)對(duì)模型進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于框架結(jié)構(gòu)及其不完整的結(jié)構(gòu)來說，應(yīng)當(dāng)考慮到樓梯會(huì)對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響，并采取包絡(luò)設(shè)計(jì)的方式。就相關(guān)要求而言，相關(guān)人員在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算的過程中，可以事先不計(jì)算樓梯的影響。由于構(gòu)件設(shè)計(jì)需要將樓梯的作用考慮在內(nèi)，主要分為以下兩個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)：一種是計(jì)入樓梯方式；另一種是不計(jì)入樓梯情況；就相關(guān)框架-抗震墻結(jié)構(gòu)等有著較大的剛度，并且具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，通常不會(huì)將樓梯的影響考慮在內(nèi)，然而相關(guān)人員在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置的過程中，需要對(duì)相關(guān)豎向構(gòu)件引起必要的重視，好比電梯井，最大程度促使抗震墻位處于科學(xué)的狀態(tài)，這樣不但可以致使樓梯不會(huì)對(duì)主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大的影響，而且還能夠?qū)ο嚓P(guān)的樓梯構(gòu)件起到保護(hù)的作用。

梯板厚度不應(yīng)小于梯板凈跨的1/25且不應(yīng)小于120mm或酌情適當(dāng)加厚。樓梯梯板在滿足抗震驗(yàn)算的基礎(chǔ)上，梯板負(fù)筋應(yīng)通長(zhǎng)設(shè)置，形成雙層雙向鋼筋配置，且負(fù)筋不應(yīng)小于跨中板底配筋量的1/4。在梯段板轉(zhuǎn)角處，應(yīng)采取構(gòu)造措施進(jìn)行局部加強(qiáng)，防止梯段板在此處破壞。

對(duì)于地震區(qū)來說，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)最大程度減少“框架短柱”的形成，當(dāng)“框架短柱”形成的時(shí)候，需要為“框架短柱”所具有的抗剪強(qiáng)度提供重要的保障，減少“框架短柱”在很早的時(shí)候出現(xiàn)了破壞的情況，箍筋需要順著“框架短柱”實(shí)現(xiàn)加密的目的，并且箍筋之間的距離不小于100mm的范圍，抗震等級(jí)需要提升一級(jí)設(shè)計(jì)。當(dāng)樓梯地方梁上在起柱的過程中，柱子截面通常操作起來難度大，然而該柱子也需要依據(jù)框架柱的相關(guān)要求設(shè)計(jì)，確保截面面積需要控制到300×300mm的范圍內(nèi)，柱最小邊長(zhǎng)保持在大于200mm的范圍，并依據(jù)實(shí)際情況將另一邊高度提高。

結(jié)束語

通過以上內(nèi)容的論述，可以了解到：本文從以上幾個(gè)方面對(duì)樓梯結(jié)構(gòu)存在的震害情況進(jìn)行了研究，并提出了自己的一些看法，旨在可以加大抗震設(shè)計(jì)質(zhì)量的力度，將工程結(jié)構(gòu)水平加以提升，最大程度將樓梯間建立成可以為人身安全的疏散通道，精心的設(shè)計(jì)，能夠?yàn)槔习傩諣I(yíng)造一個(gè)溫暖的家。

參考文獻(xiàn)

[1]涂瑩瑩.淺談樓梯和樓板抗震設(shè)計(jì)新要求[J].科協(xié)論壇（下半月），2009（08）.

[2]賈清霞，張煜.淺談結(jié)構(gòu)樓梯間與樓梯的震害[J].黑龍江科技信息，2009（13）.

[3]王翠坤，楊沈.汶川地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的啟示[J].震災(zāi)防御技術(shù)，2008（03）.

[4]武俊杰，梁偉杰.結(jié)構(gòu)樓梯間與樓梯的震害分析及設(shè)計(jì)建議[J].山西建筑，2010（07）.