樓梯設(shè)計對建筑抗震的影響分析

1、<p>　　樓梯設(shè)計對建筑抗震的影響分析</p><p>　　【摘 要】改革開放以來隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，也帶動了我國建筑業(yè)的發(fā)展。在當(dāng)前，人們對建筑物的質(zhì)量和功能都提出了更高的要求。本文針對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的樓梯設(shè)計進(jìn)行簡單的探討，從國家的規(guī)范規(guī)定以及最新的設(shè)計理念出發(fā)，對不同結(jié)構(gòu)形式下的樓梯計算以及設(shè)計問題進(jìn)行了分析，提出建筑抗震設(shè)計時樓梯設(shè)計的一些建議。 </p><p>　　

2、【關(guān)鍵詞】樓梯；建筑抗震；剛度；影響；分析 </p><p>　　中圖分類號：TU973+.31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　一．引言 </b></p><p>　　樓梯是建筑的一個重要組成部分，是最重要的疏散工具，在抗震防災(zāi)中起著舉足重輕的作用。所以樓梯的設(shè)計是十分重要的工作，樓梯設(shè)計的好壞也直接影響到建筑的抗震

3、能力。從地震被損壞的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋來看，其中一個特點是樓梯構(gòu)件的破壞，影響了逃生通道安全，造成人員傷亡。根據(jù)2008年汶川地震震害的相關(guān)報告，樓梯對結(jié)構(gòu)安全以及疏散時人身安全的意義非常重大。因此，我們有必要認(rèn)真研讀規(guī)范的有關(guān)要求，結(jié)合工程實際情況，認(rèn)真對待抗震設(shè)計時的樓梯設(shè)計。 </p><p>　　二．抗震設(shè)計樓梯參與結(jié)構(gòu)計算的重要性 </p><p>　　現(xiàn)代建筑工程抗震性能的需求

4、要求建筑工程設(shè)計過程中必須考慮抗震設(shè)計樓梯參與結(jié)構(gòu)計算工作的重要性。以抗震樓梯設(shè)計對建筑物主體結(jié)構(gòu)抗震性能的促進(jìn)作用促進(jìn)建筑物的抗震性能提升。建筑工程設(shè)計單位應(yīng)根據(jù)現(xiàn)代建筑工程設(shè)計過程中樓梯設(shè)計對建筑物主體工程的影響強化抗震設(shè)計樓梯參與結(jié)構(gòu)計算工作，實現(xiàn)建筑物抗震性能的提高，促進(jìn)現(xiàn)代建筑工程設(shè)計目標(biāo)的達(dá)成 </p><p>　　在現(xiàn)代建筑工程的設(shè)計中，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)所具有的優(yōu)勢使得其在現(xiàn)代建筑工程的設(shè)計中有著

5、極為廣泛的應(yīng)用。在鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中，樓梯能夠?qū)翘蓍g結(jié)構(gòu)起到斜撐作用，增加主體結(jié)構(gòu)的剛度。在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于計算方式與設(shè)計理論的限制使得樓梯及樓梯間不參與整體結(jié)構(gòu)的計算。隨著現(xiàn)代建筑設(shè)計理論的日趨成熟以及建筑物抗震等級要求的不斷提高，建筑工程抗震樓梯設(shè)計參與整體結(jié)構(gòu)計算已經(jīng)納入相關(guān)規(guī)范要求。在抗震樓梯與樓梯間增加剛度的同時，還應(yīng)與水平隔板、樓蓋板等做好鏈接，以此形成整體、提高建筑物的抗震性能。在汶川地震震后調(diào)查中，樓梯梯段板斷

6、裂的情況非常普遍，嚴(yán)重影響了震后的自救與救災(zāi)。而且，樓梯系統(tǒng)的斷裂也造成了對主體結(jié)構(gòu)抗震性能的影響，造成了余震中建筑物抗震性能的下降。 </p><p>　　三．樓梯和結(jié)構(gòu)主體 </p><p>　　樓梯對主體結(jié)構(gòu)的影響主要表現(xiàn)有兩個方面，樓梯對豎向構(gòu)件的影響以及樓梯自身的傳力。由于樓梯傳力，豎向構(gòu)件往往會出現(xiàn)短柱或錯層。而樓梯本身傳力需得到保障，從而實現(xiàn)疏散功能。 </p>

7、<p>　　理論研究以及一些震害調(diào)查表明，樓梯對主體結(jié)構(gòu)的影響大小，主要取決于樓梯與主體結(jié)構(gòu)的相對剛度比。主體結(jié)構(gòu)整體剛度越大，比如抗震墻結(jié)構(gòu)，框架一抗震墻結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)主體自身的剛度很大，整體性能好，樓梯剛度對于主體而言相對很小，那么它對主體影響就很小，有時可以忽略不計；而當(dāng)采用框架結(jié)構(gòu)，裝配式結(jié)構(gòu)，特別是砌體結(jié)構(gòu)的時候，樓梯對其主體的影響就不容小視了，在多遇地震作用下，結(jié)構(gòu)基本是處于彈性工作狀態(tài)，填充墻、砌體承重墻沒有開

8、裂或者開裂程度不高，剛度尚未退化，樓梯剛度在主體結(jié)構(gòu)中依舊可以認(rèn)為不大，而在超出設(shè)防烈度及罕遇地震的時候，結(jié)構(gòu)一般進(jìn)入彈塑性狀態(tài)，墻體開裂，剛度驟然降低，樓梯剛度在主體剛度中所占的比重就越加增大，現(xiàn)澆梯板可視為剛性樓板，承擔(dān)傳遞水平地震作用的重任，從而導(dǎo)致樓梯梯板拉裂，樓梯間短柱破壞，最終導(dǎo)致主體破壞甚至坍塌。 </p><p>　　經(jīng)過工程實例對比發(fā)現(xiàn)，樓梯構(gòu)件是否參與結(jié)構(gòu)整體計算，不僅影響地震作用效應(yīng)的計算結(jié)

9、果，也可能由于改變恒載、活載的傳遞途徑而對相關(guān)構(gòu)件計算產(chǎn)生影響。 </p><p>　　對比發(fā)現(xiàn)當(dāng)其他區(qū)域荷載小于樓梯間時，不考慮樓梯影響計算結(jié)果顯示位移比較大，考慮樓梯剛度后剛心與質(zhì)心的重合程度有所改善，位移比有所減小。 </p><p>　　結(jié)合條文說明，規(guī)范允許根據(jù)不同的具體結(jié)構(gòu)，判斷樓梯構(gòu)件對整體的可能影響很大或不大，然后區(qū)別對待，并不要求一律參與整體結(jié)構(gòu)的計算，但樓梯構(gòu)件自身應(yīng)計

10、算抗震?，F(xiàn)行規(guī)范對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)樓梯間抗震設(shè)計的基本要求可歸納為：是否參與整體抗震計算，視情況而定；樓梯構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)計計算；加強樓梯間填充墻與主體結(jié)構(gòu)的拉結(jié)。 </p><p>　　由于地震動的不確定性、地震的破壞作用、結(jié)構(gòu)地震破壞機理的復(fù)雜性，以及結(jié)構(gòu)計算模型的各種假定與實際情況的差異，．目前，依據(jù)所規(guī)定的地震作用進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震驗算，不論計算理論和工具如何發(fā)展，計算怎樣嚴(yán)格，計算的結(jié)果還是比較粗略，過分地追求

11、數(shù)值上的精確是不必要的。然而，從工程的震害看，這樣的抗震驗算是有成效的，不可輕視。 </p><p>　　四．樓梯抗震設(shè)計的幾點建議 </p><p>　　考慮樓梯對主體結(jié)構(gòu)的影響時，應(yīng)根據(jù)主體結(jié)構(gòu)與樓梯的側(cè)向剛度大小，采取相應(yīng)的設(shè)計措施： </p><p>　　1.樓梯采用現(xiàn)澆式或者裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)，不應(yīng)采用裝配式結(jié)構(gòu)。 </p><p&g

12、t;　　2.對框架結(jié)構(gòu)，砌體結(jié)構(gòu)及其他整體性不好的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)計算中應(yīng)注意考慮樓梯對主體結(jié)構(gòu)的影響和主體結(jié)構(gòu)對樓梯的影響，采用包絡(luò)設(shè)計的方法?；诂F(xiàn)行規(guī)范，在對結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)則性判斷和位移計算時，可不計樓梯的影響。而構(gòu)件設(shè)計則需要考慮樓梯的作用，按計入和不計人樓梯分兩種情況進(jìn)行設(shè)計。 </p><p>　　3.對主體結(jié)構(gòu)剛度很大，整體性較好的結(jié)構(gòu)，如抗震墻結(jié)構(gòu)、框架一抗震墻結(jié)構(gòu)等，一般不考慮樓梯的影響，不過在結(jié)構(gòu)平面布

13、置時，應(yīng)重視樓梯間周圍的豎向構(gòu)件，類似于電梯井，盡量使抗震墻位置合理，這樣，既可以使樓梯對主體結(jié)構(gòu)的影響減小，同時也保護了樓梯構(gòu)件。 </p><p>　　4.需特別注意設(shè)置樓梯形成的框架短柱或錯層柱，柱箍筋除應(yīng)滿足計算要求外，箍筋應(yīng)全高加密，宜按抗震等級提高一級配置。 </p><p>　　5.樓梯處梁上立柱時，柱子截面一般都很難做大，但該柱也應(yīng)按照框架柱要求設(shè)計，保證其截面面積不小于3

14、00mmX300mm，柱最小邊長不應(yīng)小于200mm，并相應(yīng)增加另一邊高度?！暝谝酝脑O(shè)計中，當(dāng)?shù)讓訜o地下室時，樓梯直接支撐在孤立的樓梯梁上，而根據(jù)震害調(diào)查發(fā)現(xiàn)，此做法不妥，地震時樓梯板吸收的水平地震作用在樓梯梁處的水平傳力路徑中斷，孤立的樓梯梁很難擔(dān)當(dāng)由梯板傳遞的水平推力，梯板邊緣的梁截面處往往開裂甚至破環(huán)，設(shè)計中應(yīng)盡量避免。 </p><p><b>　　五．結(jié)束語 </b></p&

15、gt;<p>　　樓梯是建筑的一個重要組成部分，是最重要的疏散工具，在抗震防災(zāi)中起著舉足重輕的作用。從地震被損壞的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋來看，其中一個特點是樓梯構(gòu)件的破壞，影響了逃生通道安全，造成人員傷亡，所以建筑樓梯設(shè)計是非常重要的工作。綜上所述，不管是對規(guī)范理解出發(fā)，還是結(jié)合工程實際，樓梯設(shè)計對建筑抗震的影響應(yīng)當(dāng)被廣大設(shè)計師高度重視。目前來看，各種軟件的樓梯參與建筑抗震計算情況并不夠理想，不能過分依賴。設(shè)計可在比較合理的基

16、礎(chǔ)上利用計算軟件，不拘泥于細(xì)節(jié)，不追求過高的計算精度，強調(diào)按概念設(shè)計進(jìn)行各種調(diào)整。讓樓梯參與建筑抗震計算和加強抗震措施，使得樓梯對建筑抗震的影響降到最低，從而讓建筑結(jié)構(gòu)更為合理。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]嚴(yán)微 不同樓梯在地震下的反應(yīng)分析[學(xué)位論文]， 2010 - 太原理工大學(xué)：結(jié)構(gòu)工程 </p>&

17、lt;p>　　淺談樓梯設(shè)計對建筑抗震的影響 </p><p>　　[2]喬銳 [期刊論文] 《黑龍江科技信息》 -2012年7期 </p><p>　　[3]孫燁SUN Ye樓梯剛度對震區(qū)塔式建筑抗震設(shè)計的影響分析 [期刊論文] 《浙江建筑》 -2009年9期 </p><p>　　[4]吳波 樓梯結(jié)構(gòu)的抗震性能分析及地震作用下對主體結(jié)構(gòu)的影響 [學(xué)位論文]，

18、 2009 - 西南交通大學(xué)：結(jié)構(gòu)工程 </p><p>　　[5]王亞勇 戴國瑩WANG YayongDAI Guoying《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》的發(fā)展沿革和最新修訂[期刊論文] 《建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報》 ISTIC EI PKU -2010年6期 </p><p>　　[6]孟凡林 孟祥瑞 張維學(xué)Meng Fan-linMeng Xiang-ruiZhang Wei-xue考慮樓梯影響的框架結(jié)構(gòu)