樓梯設計對建筑抗震的影響分析

摘 要：近年來，隨著地殼運動的頻繁，地質災害的頻發，使得人們對于建筑抗震要求也越來越高。樓梯作為建筑中一個重要的構成部分，不僅是人們通行的主要通道，同時也是一種重要的疏散工具，在抗震抗災中有著非常重要的作用。下面筆者通過自身多年工作經驗的積累以及總結，就樓梯設計對建筑抗震的影響進行研究與分析。

關鍵詞：樓梯；設計；建筑；抗震；影響；分析

引 言

隨著社會經濟發展速度的加快，信息技術水平的提高，人們對于其居住環境以及質量也越來越重視，特別是建筑工程的質量以及安全。近年來，國內建筑事業不管是管理方式，還是在施工技術方式上均獲得了相應的發展，而樓梯作為建筑中一個重要的構成部部分，其設計的合理性與施工質量的高低也在很大程度上關系著建筑工程的抗震性能。據相關調查資料顯示與統計，因地震而受到損壞的的這些建筑，導致人員傷亡慘重還有另外一個原因，即樓梯構件受到影響與損壞，使得人們逃生通道的安全受到了影響，繼而在一定程度上加大了人員傷亡。由此可見，在建筑中，樓梯對于結構的安全和疏散過程中人身安全均有著非常大的意義。

1 樓梯對于建筑結構的影響

樓梯對于建筑結構所產生的影響，主要表現為來兩個方面，即樓梯豎向構件以及自身傳力。據調查資料與統計資料顯示結果來看，樓梯對于建筑結構所產生的影響大小，取決于建筑結構和樓梯之間的相對剛度比，當建筑結構的整體剛度較大，且整體性能也比較大的時候，就建筑主體結構而言，樓梯的剛度就會相應的減小，同時其對于建筑結構所產生的影響也會相應的減少，對此在這種情況下，可忽略不計樓梯對于建筑所產生的影響。如果建筑結構為裝配式結構或者框架結構，尤其是砌體結構時，樓梯對于建筑主體結構所產生的影響就不可忽視。在地震的持續作用下，建筑結構基本處于一種彈性工作的狀態中，由于在此時砌體承重墻以及填充墻均未開裂或其開裂程度不是很高，且剛度還未完全退化，因此可為在建筑結構中樓梯的剛度不是很大。但是若超出了設計烈度范圍或者遇見比較罕見的地震，在此時建筑結構一般會進入到一種彈塑性的狀態中，在這種形勢下，建筑結構墻體就會出現開裂現象，且剛度開始下降，同時樓梯剛度所占比重也會相應的增大。由于此時現澆板被看作為剛性樓板，其主要的功能為進行水平地震作用的傳遞，一旦其出現開裂，則相應的樓梯梯板就會被拉裂，使樓梯間短柱受到影響，最終造成主體結構被破壞，嚴重時還會出現坍塌。

通過大量建筑工程實踐發現，在建筑結構整體計算中，考慮是否樓梯構件參與到計算中來，不僅容易對地震效應計算結果產生影響，同時還可能因為恒載或者活載傳遞途徑的改變，而影響有關構件的計算。經過大量工程實例的比較和分析發現，如果其他區域的荷載比樓梯間荷載小時，在未考慮樓梯的情況下，對于計算得到的位移結果影響較較大；而在考慮了樓梯剛度的情況下，則質心和剛心重合度就會相應的有所改善，且位移也會相應的有所減小。此外，在相關條文規范中，允許可按照具體結構，對樓梯構件對于建筑結構整體可能產生的影響進行判斷，基于此，區別對待，且不要求全部參與到建筑結構整體計算中，但是樓梯構件自身則應進行抗震的計算，對于上述這一規定，在實際建筑工程設計計算中，關于樓梯是否參與到建筑結構整體抗震的計算中來，可結合具體情況來實施，但是要注意的是樓梯構件必須要實施抗震設計以及計算，且還應增強建筑主體結構和樓梯間填充墻之間的拉結。

因地震破壞機理與作用比較復雜，再加上結構計算模型的各種假定和實際情況之間存在著一定的差異，在抗震驗算結構時，無論計算理論以及工具是否先進，其計算是否嚴格，所得到的計算結果仍舊比較粗略，而這也使得很多設計人員在設計時容易忽略結構抗震驗算這一環節。然而就建筑工程震害結果來看，在建筑結構的設計中進行結構的抗震驗算是非常有必要，同時結構抗震驗算的準確性與合理性也在一定程度上關系著建筑整體結構的抗震性能。

2 相關建議以及措施

基于上述內容，針對樓梯對于建筑結構所產生的影響，筆者結合自身多年工作經驗，就樓梯設計提出以下建議以及措施。

（1）采取以下兩種方式來進行設計：第一種分開休息平臺和建筑主體結構域抗側構件；第二種為于樓梯板的底端進行滑動支座的設置。上述這兩種方式均可將主體結構抗側構件對于樓梯梯板所產生的約束釋放出來，以減輕樓梯對于建筑主體結構可能產生的不利影響。

（2）對整體性相對比較好且主體結構的剛度較大的結構，比如框架—抗震墻結構或者抗震墻結構等，通常情況下可不用考慮建筑樓梯可能產生的影響，但是在進行結構的平面布置時，比如要注意樓梯間附件豎向構件的設計，比如電梯井。此外，在設計時，還可在樓梯間處設置相應的抗震墻，如下圖所示，通過抗震墻位置的合理明確，以此減小樓梯對于建筑主體結構可能產生的不利影響，且達到保護樓梯構件的目的。要注意的是該抗震墻不可產生較大扭轉效應，以免對建筑結構或者樓梯產生不利影響。

（3）在砌體結構或者框架結構的計算過程中，應綜合考慮樓梯對于建筑主體結構可能產生的影響以及建筑主體結構可能對樓梯產生的各種影響，可采取包絡設計的方式來進行計算。對結構實施位移計算以及規則性判斷的時候，在現行規范與規定的基礎上，可忽略樓梯可能產生的不利影響，但是在構件設計上則需綜合考慮樓梯的影響以及作用等，一般分為兩種情況來設計，即計入樓梯與不計入樓梯。此外，若樓梯間采用的是砌體填充墻，在設計時，不僅要設置相應的鋼筋混凝土構造柱，同時還應利用鋼絲網對砂漿面層實施加強。

除上述內容外，在抗震建筑樓梯設計過程中，還要注意以下兩個方面的內容：一為由于樓梯結構對于建筑主體結構抗震性能的影響非常大，在水平地震傳遞上，樓梯梯板作為一個重要的部分，容易影響建筑主體結構墻柱，導致結構變為錯層柱或者短柱，對此，在結構計算與分析過程中，對于這方面的內容必須要引起高度重視。二為由于樓梯梯板和普通樓板的功能相同，均需要進行水平地震作用的傳遞，對此，在樓梯設計過程中，還要注意梯板的加強。

3 結束語

綜上所述，隨著社會經濟發展速的加快，人們生活水平與信息技術水平的提高，對于建筑工程的質量以及安全也越來越重視。從本文所闡述的內容來看，無論是從規范規定出發，還是根據工程實際情況來看，樓梯設計對于建筑抗震的影響均應被設計人員所重視。就目前我國現有的這些抗震設計軟件來看，所得計算結果并不是很理想，對此，筆者建議，在實際應用過程中，不可過于依賴軟件計算結果，而是基于設計合理的情況下，科學且有效地利用這些計算軟件，根據概念設計來實施相應地調整，以此增強樓梯的抗震性能，使建筑設計更為科學且合理，繼而進一步保障建筑建設質量以及使用功能。

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作者簡介：王小惠（1981-），女，研究生，研究方向為建筑結構優化設計以及抗震研究。