樓梯震害與設(shè)計探討1

1、樓梯震害與設(shè)計探討樓梯震害與設(shè)計探討【摘要】傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計忽略了樓梯對結(jié)構(gòu)的影響，也忽略了地震作用對樓梯產(chǎn)生的效應，這是造成樓梯破壞的根本原因。本文即根據(jù)對樓梯間遭受地震災害時的破壞類型及原因分析，對樓梯結(jié)構(gòu)的受力情況及設(shè)計方法進行了科學的分析和探討。針對框架和砌體結(jié)構(gòu)，闡述了樓梯結(jié)構(gòu)性能化抗震設(shè)計及抗震構(gòu)造措施的設(shè)計新思路。運用抗震概念設(shè)計理論，在樓梯間建立多道抗震防線，提高樓梯的抗震性能，確保樓梯間的穩(wěn)定，使樓梯間形成應急疏散的“安

2、全島”?！娟P(guān)鍵詞】地震災害樓梯結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計構(gòu)造措施引言樓梯是多層與高層建筑的豎向交通設(shè)施，尤其在發(fā)生強烈地震時，樓梯間是緊急逃生的豎向通道。樓梯和樓梯間的破壞會延誤人員撤離及救援工作，從而造成嚴重傷亡。2008年5.12汶川特大地震震驚國內(nèi)外，造成數(shù)以萬計的房屋倒塌，因樓梯倒塌無法逃生者也不計其數(shù)。如果我們把建筑的樓梯設(shè)計得更加安全、可靠，至少可以把傷亡人數(shù)和經(jīng)濟損失降低到最低限度。通過2008年汶川地震的教訓，如何提高樓梯結(jié)構(gòu)的抗

3、震能力，使樓梯間形成應急疏散的“安全島”，是至關(guān)重要的。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計忽略了樓梯對結(jié)構(gòu)的影響，也忽略了地震作用對樓梯產(chǎn)生的效應，這是造成樓梯破壞的根本原因。歷次震害表明，框架和砌體結(jié)構(gòu)的樓梯間一直都是一個震害集中區(qū)，可見，樓梯參與整體計算影響最敏感的就是框架、砌體等抗震較弱的結(jié)構(gòu)而梯筒形式的框架剪力墻和剪力墻結(jié)構(gòu)的樓梯其影響則相應較小筒體結(jié)構(gòu)由于樓梯一般在大筒內(nèi)部其影響就更小甚至可以忽略。因此，本文僅對框架結(jié)構(gòu)中的樓梯結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計進行探

4、討，提出樓梯結(jié)構(gòu)性能化抗震設(shè)計及抗震構(gòu)造措施的設(shè)計新思路。對提高樓梯結(jié)構(gòu)抗震性能具有一定的參考價值和實用價值。當然，在設(shè)計時如何對地震作用效應進行較精確的計算還缺乏足夠的經(jīng)驗，還有待于今后進一步研究、實踐。本文首先對樓梯結(jié)構(gòu)的震害類型及原因進行分析，其次對樓梯結(jié)構(gòu)設(shè)計進行探討。一、樓梯震害分析一、樓梯震害分析根據(jù)有關(guān)地震災害資料分析，樓梯的破壞形式有以下幾種類型：1.樓梯整體倒塌破壞。由于支承結(jié)構(gòu)的倒塌而引起樓梯的倒塌。如框架結(jié)構(gòu)樓梯間

5、的柱(形成短柱)發(fā)生剪切破壞及砌體結(jié)構(gòu)樓梯間墻體（少構(gòu)造柱）整體失穩(wěn)等原因引起。2.樓梯平臺梁破壞。由于平臺梁是彎、剪、扭共同作用的構(gòu)件，當?shù)卣鹱饔卯a(chǎn)生的內(nèi)力超過其承載能力時，兩端發(fā)生剪切、剪扭破壞，2.樓梯結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施從傳力角度分析樓梯震害的結(jié)構(gòu)破壞形式，問題并非出在樓梯結(jié)構(gòu)的豎向傳力體系，而是出在其水平傳力體系。在進深方向上，水平力一般是通過樓板傳遞給豎向構(gòu)件的，由于樓梯板是斜板的緣故，實際上起到一個“K”型支撐的作用，其剛度之

6、大而引起的內(nèi)力集中是不可忽略的問題。樓梯板若不經(jīng)過合理的設(shè)計，則無法可靠的傳遞水平力，必然會導致承載力不足。因此，有必要對樓梯采取以下抗震構(gòu)造措施：（1）樓梯板的抗震構(gòu)造措施。樓梯板在水平力的作用下，存在較大的剪力和軸向力，不可以忽略不計。因此，除了按計算要求設(shè)計外，必須從構(gòu)造上采取加強措施。要改變過去用設(shè)計普通樓板的方法設(shè)計樓梯板，可將樓梯板視為壓、彎、剪受力構(gòu)件，提高板厚和配筋率的構(gòu)造要求，保證傳遞水平力所需的剛度；配置雙層受力鋼筋

7、，以滿足受壓承載力的要求。（2）平臺梁的抗震構(gòu)造措施。樓梯在水平力的作用下，無疑加大了平臺梁的扭矩，故除了箍筋要全長加密外，還需沿側(cè)向設(shè)置構(gòu)造鋼筋。此外，在跨中的箍筋間距應為50mm，防止樓梯井處由于應力集中和沖切引起的破壞。（3）提高樓梯間整體穩(wěn)定的措施。樓梯間整體穩(wěn)定與結(jié)構(gòu)支承的穩(wěn)定密切相關(guān)，對于框架結(jié)構(gòu)首先要提高樓梯間及與樓梯間相鄰的框架柱的強度和剛度，防止休息平臺處框架柱發(fā)生剪切破壞（短柱）。其次，還可以通過在樓梯間增加支撐、剪

8、力墻及設(shè)翼柱等措施（多道防線）提高樓梯間的整體穩(wěn)定。而對于砌體結(jié)構(gòu)，則應從構(gòu)造上采取加強措施。除了樓梯間四角設(shè)構(gòu)造柱外，還應在梯段板上下對應的墻體處再增加四個柱，并根據(jù)抗震設(shè)防烈度的大小（79度），在樓梯間墻體的休息平臺或半高處增設(shè)鋼筋混凝土帶或鋼筋磚帶，頂層樓梯間橫墻和外墻應沿墻高每隔500mm設(shè)通長鋼筋，突出屋頂?shù)臉翘輧?nèi)外墻交接處應設(shè)通長拉結(jié)鋼筋等措施[2]。此外，凡樓梯間的所有梁（包括平臺梁、圈梁）和構(gòu)造柱的箍筋梯段板的縱向受力鋼

9、筋及墻體的拉結(jié)鋼筋，建議用HRB335及以上的鋼筋，以增強鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力及鋼筋與墻體之間的拉結(jié)作用。結(jié)語結(jié)語我國地震的慘痛經(jīng)歷都說明一個重大問題：低烈度地震設(shè)防區(qū)完全可能發(fā)生高烈度地震、地震非設(shè)防區(qū)完全可能發(fā)生破壞性地震。為了防止今后在遭受地震時悲劇重演，我們必須繼續(xù)按照“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設(shè)防目標進行設(shè)計，在抗震設(shè)計規(guī)范沒有規(guī)定樓梯具體抗震設(shè)計分析和計算方法的時候，可以根據(jù)實際情況，應用上述性能化抗震設(shè)計及抗震