樓梯設(shè)計對建筑抗震的影響分析

摘 要：近年來，隨著地殼運動的頻繁，地質(zhì)災(zāi)害的頻發(fā)，使得人們對于建筑抗震要求也越來越高。樓梯作為建筑中一個重要的構(gòu)成部分，不僅是人們通行的主要通道，同時也是一種重要的疏散工具，在抗震抗災(zāi)中有著非常重要的作用。下面筆者通過自身多年工作經(jīng)驗的積累以及總結(jié)，就樓梯設(shè)計對建筑抗震的影響進行研究與分析。

關(guān)鍵詞：樓梯；設(shè)計；建筑；抗震；影響；分析

引 言

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展速度的加快，信息技術(shù)水平的提高，人們對于其居住環(huán)境以及質(zhì)量也越來越重視，特別是建筑工程的質(zhì)量以及安全。近年來，國內(nèi)建筑事業(yè)不管是管理方式，還是在施工技術(shù)方式上均獲得了相應(yīng)的發(fā)展，而樓梯作為建筑中一個重要的構(gòu)成部部分，其設(shè)計的合理性與施工質(zhì)量的高低也在很大程度上關(guān)系著建筑工程的抗震性能。據(jù)相關(guān)調(diào)查資料顯示與統(tǒng)計，因地震而受到損壞的的這些建筑，導(dǎo)致人員傷亡慘重還有另外一個原因，即樓梯構(gòu)件受到影響與損壞，使得人們逃生通道的安全受到了影響，繼而在一定程度上加大了人員傷亡。由此可見，在建筑中，樓梯對于結(jié)構(gòu)的安全和疏散過程中人身安全均有著非常大的意義。

1 樓梯對于建筑結(jié)構(gòu)的影響

樓梯對于建筑結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的影響，主要表現(xiàn)為來兩個方面，即樓梯豎向構(gòu)件以及自身傳力。據(jù)調(diào)查資料與統(tǒng)計資料顯示結(jié)果來看，樓梯對于建筑結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的影響大小，取決于建筑結(jié)構(gòu)和樓梯之間的相對剛度比，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的整體剛度較大，且整體性能也比較大的時候，就建筑主體結(jié)構(gòu)而言，樓梯的剛度就會相應(yīng)的減小，同時其對于建筑結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的影響也會相應(yīng)的減少，對此在這種情況下，可忽略不計樓梯對于建筑所產(chǎn)生的影響。如果建筑結(jié)構(gòu)為裝配式結(jié)構(gòu)或者框架結(jié)構(gòu)，尤其是砌體結(jié)構(gòu)時，樓梯對于建筑主體結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的影響就不可忽視。在地震的持續(xù)作用下，建筑結(jié)構(gòu)基本處于一種彈性工作的狀態(tài)中，由于在此時砌體承重墻以及填充墻均未開裂或其開裂程度不是很高，且剛度還未完全退化，因此可為在建筑結(jié)構(gòu)中樓梯的剛度不是很大。但是若超出了設(shè)計烈度范圍或者遇見比較罕見的地震，在此時建筑結(jié)構(gòu)一般會進入到一種彈塑性的狀態(tài)中，在這種形勢下，建筑結(jié)構(gòu)墻體就會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，且剛度開始下降，同時樓梯剛度所占比重也會相應(yīng)的增大。由于此時現(xiàn)澆板被看作為剛性樓板，其主要的功能為進行水平地震作用的傳遞，一旦其出現(xiàn)開裂，則相應(yīng)的樓梯梯板就會被拉裂，使樓梯間短柱受到影響，最終造成主體結(jié)構(gòu)被破壞，嚴重時還會出現(xiàn)坍塌。

通過大量建筑工程實踐發(fā)現(xiàn)，在建筑結(jié)構(gòu)整體計算中，考慮是否樓梯構(gòu)件參與到計算中來，不僅容易對地震效應(yīng)計算結(jié)果產(chǎn)生影響，同時還可能因為恒載或者活載傳遞途徑的改變，而影響有關(guān)構(gòu)件的計算。經(jīng)過大量工程實例的比較和分析發(fā)現(xiàn)，如果其他區(qū)域的荷載比樓梯間荷載小時，在未考慮樓梯的情況下，對于計算得到的位移結(jié)果影響較較大；而在考慮了樓梯剛度的情況下，則質(zhì)心和剛心重合度就會相應(yīng)的有所改善，且位移也會相應(yīng)的有所減小。此外，在相關(guān)條文規(guī)范中，允許可按照具體結(jié)構(gòu)，對樓梯構(gòu)件對于建筑結(jié)構(gòu)整體可能產(chǎn)生的影響進行判斷，基于此，區(qū)別對待，且不要求全部參與到建筑結(jié)構(gòu)整體計算中，但是樓梯構(gòu)件自身則應(yīng)進行抗震的計算，對于上述這一規(guī)定，在實際建筑工程設(shè)計計算中，關(guān)于樓梯是否參與到建筑結(jié)構(gòu)整體抗震的計算中來，可結(jié)合具體情況來實施，但是要注意的是樓梯構(gòu)件必須要實施抗震設(shè)計以及計算，且還應(yīng)增強建筑主體結(jié)構(gòu)和樓梯間填充墻之間的拉結(jié)。

因地震破壞機理與作用比較復(fù)雜，再加上結(jié)構(gòu)計算模型的各種假定和實際情況之間存在著一定的差異，在抗震驗算結(jié)構(gòu)時，無論計算理論以及工具是否先進，其計算是否嚴格，所得到的計算結(jié)果仍舊比較粗略，而這也使得很多設(shè)計人員在設(shè)計時容易忽略結(jié)構(gòu)抗震驗算這一環(huán)節(jié)。然而就建筑工程震害結(jié)果來看，在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中進行結(jié)構(gòu)的抗震驗算是非常有必要，同時結(jié)構(gòu)抗震驗算的準(zhǔn)確性與合理性也在一定程度上關(guān)系著建筑整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。

2 相關(guān)建議以及措施

基于上述內(nèi)容，針對樓梯對于建筑結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的影響，筆者結(jié)合自身多年工作經(jīng)驗，就樓梯設(shè)計提出以下建議以及措施。

（1）采取以下兩種方式來進行設(shè)計：第一種分開休息平臺和建筑主體結(jié)構(gòu)域抗側(cè)構(gòu)件；第二種為于樓梯板的底端進行滑動支座的設(shè)置。上述這兩種方式均可將主體結(jié)構(gòu)抗側(cè)構(gòu)件對于樓梯梯板所產(chǎn)生的約束釋放出來，以減輕樓梯對于建筑主體結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的不利影響。

（2）對整體性相對比較好且主體結(jié)構(gòu)的剛度較大的結(jié)構(gòu)，比如框架—抗震墻結(jié)構(gòu)或者抗震墻結(jié)構(gòu)等，通常情況下可不用考慮建筑樓梯可能產(chǎn)生的影響，但是在進行結(jié)構(gòu)的平面布置時，比如要注意樓梯間附件豎向構(gòu)件的設(shè)計，比如電梯井。此外，在設(shè)計時，還可在樓梯間處設(shè)置相應(yīng)的抗震墻，如下圖所示，通過抗震墻位置的合理明確，以此減小樓梯對于建筑主體結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的不利影響，且達到保護樓梯構(gòu)件的目的。要注意的是該抗震墻不可產(chǎn)生較大扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，以免對建筑結(jié)構(gòu)或者樓梯產(chǎn)生不利影響。

（3）在砌體結(jié)構(gòu)或者框架結(jié)構(gòu)的計算過程中，應(yīng)綜合考慮樓梯對于建筑主體結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的影響以及建筑主體結(jié)構(gòu)可能對樓梯產(chǎn)生的各種影響，可采取包絡(luò)設(shè)計的方式來進行計算。對結(jié)構(gòu)實施位移計算以及規(guī)則性判斷的時候，在現(xiàn)行規(guī)范與規(guī)定的基礎(chǔ)上，可忽略樓梯可能產(chǎn)生的不利影響，但是在構(gòu)件設(shè)計上則需綜合考慮樓梯的影響以及作用等，一般分為兩種情況來設(shè)計，即計入樓梯與不計入樓梯。此外，若樓梯間采用的是砌體填充墻，在設(shè)計時，不僅要設(shè)置相應(yīng)的鋼筋混凝土構(gòu)造柱，同時還應(yīng)利用鋼絲網(wǎng)對砂漿面層實施加強。

除上述內(nèi)容外，在抗震建筑樓梯設(shè)計過程中，還要注意以下兩個方面的內(nèi)容：一為由于樓梯結(jié)構(gòu)對于建筑主體結(jié)構(gòu)抗震性能的影響非常大，在水平地震傳遞上，樓梯梯板作為一個重要的部分，容易影響建筑主體結(jié)構(gòu)墻柱，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變?yōu)殄e層柱或者短柱，對此，在結(jié)構(gòu)計算與分析過程中，對于這方面的內(nèi)容必須要引起高度重視。二為由于樓梯梯板和普通樓板的功能相同，均需要進行水平地震作用的傳遞，對此，在樓梯設(shè)計過程中，還要注意梯板的加強。

3 結(jié)束語

綜上所述，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展速的加快，人們生活水平與信息技術(shù)水平的提高，對于建筑工程的質(zhì)量以及安全也越來越重視。從本文所闡述的內(nèi)容來看，無論是從規(guī)范規(guī)定出發(fā)，還是根據(jù)工程實際情況來看，樓梯設(shè)計對于建筑抗震的影響均應(yīng)被設(shè)計人員所重視。就目前我國現(xiàn)有的這些抗震設(shè)計軟件來看，所得計算結(jié)果并不是很理想，對此，筆者建議，在實際應(yīng)用過程中，不可過于依賴軟件計算結(jié)果，而是基于設(shè)計合理的情況下，科學(xué)且有效地利用這些計算軟件，根據(jù)概念設(shè)計來實施相應(yīng)地調(diào)整，以此增強樓梯的抗震性能，使建筑設(shè)計更為科學(xué)且合理，繼而進一步保障建筑建設(shè)質(zhì)量以及使用功能。

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作者簡介：王小惠（1981-），女，研究生，研究方向為建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計以及抗震研究。