抗震理念下樓梯建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探究

夏禮群

（廣水市建筑勘察設(shè)計(jì)院，湖北 廣水 432700）

引言

近年來(lái)，地震災(zāi)害頻發(fā)，因而在進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)樓梯抗震設(shè)計(jì)工作時(shí)，要提升樓梯的抗震能力，尤其是一些地震災(zāi)害發(fā)生頻度較高的地區(qū)，更應(yīng)引起高度重視。為進(jìn)一步推動(dòng)鋼筋混凝土樓梯設(shè)計(jì)向科學(xué)合理方向發(fā)展，需認(rèn)真研究其類(lèi)型、設(shè)計(jì)手段等。

一、鋼筋混凝土樓梯結(jié)構(gòu)的形式和種類(lèi)

（一）梁式樓梯

梁式樓梯是由踏步板、梯段斜梁、平臺(tái)板和平臺(tái)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(tái)梁上，梯段斜梁設(shè)置于踏步板下面。平臺(tái)板支承于平臺(tái)梁和墻體上，平臺(tái)梁一般支承于樓梯間兩側(cè)的承重墻上。

（二）螺旋式和剪刀式樓梯

螺旋式和剪刀式樓梯有著獨(dú)特的造型，往往會(huì)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(jì)和施工都存在難度，會(huì)花費(fèi)較高資金。

二、樓梯防震加固技術(shù)運(yùn)用中存在的問(wèn)題

（一）對(duì)設(shè)計(jì)階段的重視程度不足

樓梯的防震加固需要在建設(shè)設(shè)計(jì)階段就進(jìn)行整體的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)階段中，需要根據(jù)建筑的實(shí)際情況和相關(guān)的環(huán)境情況等因素，采取最科學(xué)合理的防震加固技術(shù)，達(dá)到樓梯防震性能的有效保障。但是在部分樓梯中，對(duì)設(shè)計(jì)階段重視程度不足，導(dǎo)致設(shè)計(jì)階段的時(shí)間不足、資料不充分、防震加固技術(shù)重要認(rèn)知不足等，導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員無(wú)法準(zhǔn)確根據(jù)房屋結(jié)構(gòu)荷載強(qiáng)度對(duì)稱(chēng)重進(jìn)行合理的平衡等情況，使樓梯防震加固技術(shù)在設(shè)計(jì)階段就存在問(wèn)題，無(wú)法發(fā)揮出良好的防震加固作用。

（二）建筑材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

如今市場(chǎng)中建筑材料的種類(lèi)繁多，品牌五花八門(mén)，質(zhì)量也參差不齊，頻發(fā)的豆腐渣工程也在提醒材料質(zhì)量的重要性，尤其是在樓梯的防震加固技術(shù)方面，如果采用的磚瓦、水泥等材料存在質(zhì)量問(wèn)題，即使只是比標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量要求降低一點(diǎn)，也會(huì)導(dǎo)致建筑的強(qiáng)度降低，造成建筑防震性能的嚴(yán)重影響。

（三）建筑施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

樓梯的防震加固技術(shù)涉及較多的施工環(huán)節(jié)，部分施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量問(wèn)題也會(huì)對(duì)建筑整體的防震性能造成不良影響。包括在施工中采用的砂漿標(biāo)號(hào)不足、沒(méi)有按照施工要求進(jìn)行潤(rùn)磚、鋼筋施工的搭接操作違規(guī)、焊接時(shí)漏焊或少焊等，最終都會(huì)造成樓梯的支撐結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、脫落和倒塌等嚴(yán)重的安全問(wèn)題。

（四）樓梯柱破壞

樓梯柱破壞形式有三種：樓梯平臺(tái)梯柱底部斷裂，引起樓梯垮塌，無(wú)法通行；板底混凝土壓碎，局部鋼筋斷裂，平臺(tái)板失穩(wěn)；柱與平臺(tái)梁交接位置，混凝土壓碎，鋼筋局部拉斷，平臺(tái)板、樓梯板錯(cuò)位。所以，在地震中樓梯平臺(tái)柱不能先于樓梯板破壞，于是需要設(shè)計(jì)強(qiáng)柱弱板結(jié)構(gòu)形式。因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)加強(qiáng)樓梯柱的設(shè)計(jì)。為了保證短柱在抗震下的穩(wěn)定性，考慮在樓梯間附加小柱子。在框架結(jié)構(gòu)增加小柱后，樓梯與主體結(jié)構(gòu)脫離，在水平方向不參與整體結(jié)構(gòu)的共同工作，避免主體結(jié)構(gòu)對(duì)樓梯的不利影響，避免主體結(jié)構(gòu)對(duì)于樓梯的梯板、梯梁的彎剪破壞；在豎向荷載作用下，樓板上荷載傳到小柱、梯柱和梯梁，附加小柱與原有梯柱把豎向荷載傳給樓梯間框架梁，框架梁發(fā)生彎曲變形，因樓梯間跨度小，所以總的豎向荷載較小，樓梯間框架梁完全能夠滿(mǎn)足豎向承載要求及撓曲變形的限制要求。

三、地震作用下的樓梯的設(shè)計(jì)建議

在設(shè)計(jì)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(xué)合理的計(jì)算模型，綜合各部分的作用，對(duì)整體框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確的受力分析。在設(shè)計(jì)中可以在框架梁上加裝一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的小柱支撐樓梯板，用它銜接平臺(tái)板和樓梯柱，兩者之間就不會(huì)直接相互影響，增加了整體結(jié)構(gòu)的可靠性。同時(shí)，需對(duì)該支撐板進(jìn)行加強(qiáng)處理，使其能承受更大的應(yīng)力載荷，提高穩(wěn)定性。樓梯本身屬于短柱，為減少在短時(shí)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?qiáng)度發(fā)揮最大優(yōu)勢(shì)。因受地震作用，會(huì)有較大的軸力和剪力，為確保樓梯結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)抗震目的，在設(shè)計(jì)前期階段，工程師需做好科學(xué)的配筋作業(yè)，并拉通負(fù)筋，推動(dòng)雙層雙向鋼筋配置的存在。不僅如此，還需對(duì)板式樓梯施工作好科學(xué)設(shè)計(jì)，并且在局部位置加大受力鋼筋的力度，科學(xué)控制施工水平，采取科學(xué)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。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(shí)可以起到重要作用，因此，設(shè)計(jì)人員在對(duì)鋼筋混凝土樓梯設(shè)計(jì)過(guò)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(xì)計(jì)算相關(guān)構(gòu)件的承載力，打破以往的設(shè)計(jì)形式，使用滑動(dòng)連接的形式，把樓梯段上端節(jié)點(diǎn)當(dāng)作鋼筋混凝土樓梯使用，將下端節(jié)點(diǎn)當(dāng)作滑動(dòng)支撐，減少支撐的存在，并在相關(guān)首層外門(mén)兩邊的地方設(shè)計(jì)相應(yīng)的構(gòu)造柱，固定好門(mén)框。在設(shè)計(jì)階段對(duì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化，一方面，樓梯段上部連接點(diǎn)用鉸接的方式，下部可采用滑動(dòng)支撐的做法；另一方面，需在樓梯間出口的兩邊進(jìn)行門(mén)框加固設(shè)計(jì)，適當(dāng)增加鋼筋數(shù)量，同時(shí)，還可采用懸掛樣式，提高整體強(qiáng)度。

結(jié)束語(yǔ)

從樓梯的布置位置、布置方式和造型上分別考慮了抗震對(duì)于樓梯的影響，綜合考慮樓梯平面布置滿(mǎn)足疏散要求應(yīng)分散開(kāi)，滿(mǎn)足抗震要求應(yīng)對(duì)角對(duì)稱(chēng)布置；樓梯造型滿(mǎn)足建筑造型要求適宜選用復(fù)合建筑要求的各種形式樓梯，弧線(xiàn)形式、折線(xiàn)形式、旋轉(zhuǎn)樓梯、雙分雙合樓梯等，但是形式曲線(xiàn)的復(fù)雜，必將帶來(lái)抗震的不利，應(yīng)加強(qiáng)抗震設(shè)計(jì)。