抗震理念下樓梯建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計探究

池雪雷

（中鋼石家莊工程設(shè)計研究院有限公司，河北 石家莊 050000）

近年來，地震災害頻發(fā)，因而在進行框架結(jié)構(gòu)樓梯抗震設(shè)計工作時，要提升樓梯的抗震能力，尤其是一些地震災害發(fā)生頻度較高的地區(qū)，更應(yīng)引起高度重視。為進一步推動鋼筋混凝土樓梯設(shè)計向科學合理方向發(fā)展，需認真研究其類型、設(shè)計手段等。

1 鋼筋混凝土樓梯結(jié)構(gòu)的形式和種類

鋼筋混凝土樓梯按其結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)不同，可分為梁式、板式和螺旋式等形式，屬于空間結(jié)構(gòu)體系。

1.1 梁式樓梯

梁式樓梯是由踏步板、梯段斜梁、平臺板和平臺梁組成，如圖1所示。踏步板支承于兩側(cè)斜梁上，梯段斜梁支承于上、下平臺梁上，梯段斜梁設(shè)置于踏步板下面。平臺板支承于平臺梁和墻體上，平臺梁一般支承于樓梯間兩側(cè)的承重墻上。

圖1 梁式樓梯示意圖

1.2 螺旋式和剪刀式樓梯

螺旋式和剪刀式樓梯有著獨特的造型，往往會放置在公共建筑大廳里，然而它屬于結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，受力情況具有一定繁瑣性，并且設(shè)計和施工都存在難度，會花費較高資金。

2 樓梯結(jié)構(gòu)在地震中的常見破壞形式

在建筑設(shè)計中，不同形式的樓梯對于建筑有不同的表現(xiàn)形式，塑造出不同設(shè)計效果，在地震中的破壞形式也各不相同。

2.1 樓梯間整體嚴重破壞

地震中樓梯作為唯一的逃生通道，樓梯間發(fā)生整體破壞是最常見的情況。由于樓梯的結(jié)構(gòu)設(shè)計存在漏洞，沒有充分考慮部分與整體之間的聯(lián)系，因此，導致抗震性難以滿足要求。

2.2 底層樓梯嚴重破壞

一般來說，大型建筑的受力都是自下而上逐漸變小，最底層的受力最大，破壞也最嚴重。地震中由于建筑物的倒塌，大量掉落物堆積到底層，嚴重影響人員疏散逃離。

2.3 樓梯柱破壞

地震對樓梯柱的破壞形式通常表現(xiàn)為：在柱和平臺梁相交的地方，受壓力最大，最易被壓碎，導致鋼筋斷裂，平臺板發(fā)生易位、坍塌。

2.4 樓梯梁破壞

樓梯梁是樓梯的主要承力結(jié)構(gòu)，地震發(fā)生時，不僅有豎向載荷力，還有水平方向的拉力，導致其結(jié)構(gòu)扭曲變形，極易與梁接觸的混凝土部分發(fā)生碎裂。

2.5 樓梯板破壞

樓梯板的破壞往往是由于以下情況間接導致而成，首先，鋼筋受力不均，局部應(yīng)力超出極限，導致鋼筋斷裂，出現(xiàn)裂縫；其次，樓梯柱、樓梯梁的破壞使樓梯板錯位、扭曲等，導致樓梯板的混凝土被壓碎，出現(xiàn)裂縫破壞。

3 地震作用下的鋼筋混凝土樓梯的設(shè)計建議

為了進一步將樓梯設(shè)計的科學性加以提升，現(xiàn)針對樓梯結(jié)構(gòu)設(shè)計過程提出以下幾點建議。

3.1 樓梯抗震設(shè)計要點

（1）在設(shè)計階段，要充分考慮樓梯板、樓梯梁、樓梯柱和鋼筋的配比，利用科學合理的計算模型，綜合各部分的作用，對整體框架結(jié)構(gòu)進行精確的受力分析。

（2）在設(shè)計中可以在框架梁上加裝一個相對獨立的小柱支撐樓梯板，用它銜接平臺板和樓梯柱，兩者之間就不會直接相互影響，增加了整體結(jié)構(gòu)的可靠性。同時，需對該支撐板進行加強處理，使其能承受更大的應(yīng)力載荷，提高穩(wěn)定性。

（3）樓梯本身屬于短柱，為減少在短時間內(nèi)出現(xiàn)破壞情況，需順著全高加密箍筋，最大程度確?？辜魪姸劝l(fā)揮最大優(yōu)勢。因受地震作用，會有較大的軸力和剪力，為確保樓梯結(jié)構(gòu)實現(xiàn)抗震目的，在設(shè)計前期階段，工程師需做好科學的配筋作業(yè)，并拉通負筋，推動雙層雙向鋼筋配置的存在。不僅如此，還需對板式樓梯施工作好科學設(shè)計，并且在局部位置加大受力鋼筋的力度，科學控制施工水平，采取科學手段處理好梯段板局部，避免梯段板轉(zhuǎn)角部位發(fā)生破壞情況。

（4）由于多高層建筑結(jié)構(gòu)在受力情況下具有一定的繁瑣性，樓梯結(jié)構(gòu)在確保整體安全的同時可以起到重要作用，因此，設(shè)計人員在對鋼筋混凝土樓梯設(shè)計過程中，應(yīng)確保結(jié)構(gòu)安全要求和構(gòu)造手段都要比主體結(jié)構(gòu)高一些。將地震具有的性能考慮在內(nèi)，詳細計算相關(guān)構(gòu)件的承載力，打破以往的設(shè)計形式，使用滑動連接的形式，把樓梯段上端節(jié)點當作鋼筋混凝土樓梯使用，將下端節(jié)點當作滑動支撐，減少支撐的存在，并在相關(guān)首層外門兩邊的地方設(shè)計相應(yīng)的構(gòu)造柱，固定好門框。

（5）在設(shè)計階段對施工方案進行優(yōu)化，一方面，樓梯段上部連接點用鉸接的方式，下部可采用滑動支撐的做法；另一方面，需在樓梯間出口的兩邊進行門框加固設(shè)計，適當增加鋼筋數(shù)量，同時，還可采用懸掛樣式，提高整體強度。

3.2 梁式樓梯設(shè)計

（1）踏步板主要由斜板和三角形踏步組成，為保證梁式樓梯設(shè)計的合理性，應(yīng)依據(jù)建筑設(shè)計，明確踏步板的幾何尺寸，并合理選取斜板厚度。在設(shè)計過程中，從梯段板中選取一個踏步板為計算單元，對截面高度近似取其平均值，按簡支板準確計算跨中彎矩，并按單筋矩形計算配筋數(shù)量。

（2）在梯段斜梁上，依據(jù)梯段斜梁水平方向上的計算跨度，計算斜梁高度。對梯段斜梁進行內(nèi)力分析時，應(yīng)將斜梁內(nèi)力化為水平方向上的簡支梁進行計算，并按照斜梁斜向跨度的水平投影長度取值后計算跨度。梯段斜梁截面計算高度上，以垂直斜梁軸線上的最小高度為標準，對斜梁進行計算。

（3）在平臺板、梁的設(shè)計上，按照單向或雙向板進行平臺板的內(nèi)力與配筋計算，確保其滿足相關(guān)構(gòu)造要求，平臺梁承受梁自重、抹灰荷載、平臺板傳來的均布荷載和梯段斜梁的集中荷載，此種情況下，一般以簡支梁計算平臺梁的內(nèi)力和配筋。

3.3 板式樓梯設(shè)計

板式樓梯由斜板和踏步板兩部分構(gòu)成，并且樓段斜板和相關(guān)平臺梁、板都屬于整體結(jié)構(gòu)。在具體計算時，一般會把梯段斜板與平臺板的計算分開進行，在構(gòu)造方面應(yīng)把整體作用考慮在內(nèi)，為設(shè)計的科學性提供重要保障。由于梯段斜板是在平臺梁上面支撐的，并且將板帶簡化成斜向簡支板，采取水平方向簡支板科學預算斜板內(nèi)力。

4 結(jié)語

綜上所述，為使鋼筋混凝土的設(shè)計符合相關(guān)需要，最大程度減少安全隱患，需將抗震性能考慮在內(nèi)，一定要從抗震設(shè)計、材料選擇和施工技術(shù)等多方面進行控制，不斷提升樓梯的抗震能力，為人們提供更充足的逃生時間。