樓梯抗震設(shè)計(jì)的重要性
王澤波
摘 要：通過近幾年地震后的觀察，發(fā)現(xiàn)樓梯的震害尤為突出。發(fā)生地震時(shí)，樓梯作為人員的逃生通道，其抗震設(shè)計(jì)的重要性顯而易見。本文結(jié)合最新的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）以及PKPM（08）軟件計(jì)算，對(duì)樓梯不參與整體計(jì)算及樓梯參與整體計(jì)算兩種計(jì)算進(jìn)行分析對(duì)比，發(fā)現(xiàn)樓梯對(duì)于多層框架的影響不可忽略。
關(guān)鍵詞：樓梯；抗震設(shè)計(jì)；參與整體計(jì)算
1 引言
樓梯是房屋最重要的通行通道，是我們?cè)偈煜げ贿^的設(shè)施，然而，2008年的汶川地震后的震害調(diào)查發(fā)現(xiàn)，不論是框架結(jié)構(gòu)還是砌體結(jié)構(gòu)，許多樓梯先于主體結(jié)構(gòu)發(fā)生了破壞，其中框架結(jié)構(gòu)中的樓梯的震害尤為突出。
在地震中，樓梯主要的破壞形式有以下幾種：
（1）樓梯間的整體垮塌；
（2）樓梯板拉壓破壞；
（3）梯梁剪切破壞；
（4）樓梯間框架柱形成短柱出現(xiàn)剪切破壞；
（5）平臺(tái)板拉、壓破壞。
2 樓梯傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念
在此之前，我國(guó)抗震設(shè)計(jì)執(zhí)行的《建筑設(shè)計(jì)抗震規(guī)范》是2001的版本，規(guī)范對(duì)樓梯設(shè)計(jì)沒有明確的規(guī)定。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，只計(jì)算樓梯自身在豎向荷載下的承載力，而樓梯本身作為主體結(jié)構(gòu)的附屬構(gòu)件，僅僅作為豎向荷載加到主體結(jié)構(gòu)上，不列入整體結(jié)構(gòu)計(jì)算。事實(shí)上，樓梯在水平地震作用下有斜撐的受力狀態(tài)，對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度、承載力、規(guī)則性影響較大。
3 新《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中的樓梯設(shè)計(jì)
在最新的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）中 6.1.15條明確提出：“對(duì)于框架結(jié)構(gòu)，樓梯間的布置不應(yīng)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)平面特別不規(guī)則，樓梯構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)整澆時(shí)，應(yīng)計(jì)入樓梯構(gòu)件對(duì)地震作用及其效應(yīng)的影響，應(yīng)進(jìn)行樓梯構(gòu)件的抗震承載力驗(yàn)算；宜采取構(gòu)造措施，減少樓梯構(gòu)件對(duì)主體結(jié)構(gòu)剛度的影響。”徹底改變了僅將樓梯作為承受豎向荷載的構(gòu)件的設(shè)計(jì)理念，為樓梯設(shè)計(jì)指出了新的研究方向。
為了適應(yīng)新的抗震規(guī)范要求，很多結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件都給出了考慮樓梯影響的解決方案，國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件PKPM08版，實(shí)現(xiàn)了樓梯在整體結(jié)構(gòu)中的輸入和分析，軟件自動(dòng)將在四邊形房間輸入的樓梯轉(zhuǎn)化成折梁，并在中間休息平臺(tái)處增設(shè)層間梁。樓梯參與整體分析后，得到的分析結(jié)果中能夠初步體現(xiàn)樓梯對(duì)整體結(jié)構(gòu)的影響。
筆者利用PKPM（08）軟件對(duì)樓梯不參與整體計(jì)算及樓梯參與整體計(jì)算兩種工況分別進(jìn)行了計(jì)算分析，初步得出如下結(jié)論：
（1）、結(jié)構(gòu)的自振周期改變，振型改變，樓梯對(duì)于多層框架的影響不可忽略；
（2）、在地震作用下樓梯間構(gòu)件的受力狀態(tài)改變，例如樓梯板由原先我們的“受彎構(gòu)件”轉(zhuǎn)為可能是“拉壓、彎”復(fù)雜內(nèi)力狀態(tài)，甚至可能在受壓的狀態(tài)下發(fā)生平面外失穩(wěn)；
（3）、水平地震作用在各層抗側(cè)力構(gòu)件間的分配改變。樓梯及周邊構(gòu)件承擔(dān)更多地震力，結(jié)構(gòu)分析中應(yīng)考慮樓梯構(gòu)件的剛度貢獻(xiàn)，僅通過構(gòu)造措施無法保證樓梯及周邊構(gòu)件安全，梯間角柱、梯柱、梯板跨中應(yīng)加強(qiáng)。
4 結(jié)語(yǔ)
發(fā)生地震時(shí)，樓梯作為人員的逃生通道，其抗震設(shè)計(jì)的重要性顯而易見。雖然最新的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》增加了抗震分析計(jì)算中應(yīng)考慮樓梯構(gòu)件影響的條文，但從性能設(shè)計(jì)的角度來看，僅規(guī)定分析方法還不夠，樓梯應(yīng)當(dāng)具備更高的抗震安全性能，在地震發(fā)生時(shí)形成避災(zāi)空間。因此，應(yīng)明確樓梯的抗震性能目標(biāo)，對(duì)樓梯進(jìn)行有針對(duì)性的抗震設(shè)計(jì)，并采取相應(yīng)的抗震加強(qiáng)措施�？傊畼翘莸目拐饝�(yīng)該作為一個(gè)課題，需要更多人的重視和研究，并為工程實(shí)踐提供依據(jù)。
以上是我依據(jù)抗震規(guī)范，并結(jié)合實(shí)際工作，通過計(jì)算總結(jié)出的一些體會(huì)，尚不夠全面，今后將不斷繼續(xù)補(bǔ)充完善。
 

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