樓梯設計對建筑抗震的影響分析

曹澤民

摘要：目前，人們越來越關心房屋住宅的質量與品位。抗震性、安全性和耐久性作為建筑結構質量的衡量依據，更是得到社會各界一致重視，這也促使了我國建筑施工技術和設計的突破性發展。本文就建筑結構設計中，樓梯設計對建筑抗震的影響進行了分析。

關鍵詞：建筑設計；樓梯設計；抗震；耐久性；功能；安全

我國幅員遼闊、地質復雜的特征，在西北、東北等地區的地殼運動非常頻繁，經常會發生震級較高的地震災害，就新中國成立至今所發生的重大地震就有唐山、汶川、玉樹等，這些地震不僅造成重大的經濟損失，更是造成嚴重人員傷亡。就這些人員傷亡問題分析，主要是因為建筑倒塌造成的。而樓梯作為地震之中疏散人群的主要途徑，應當引起廣大設計人員的重視，通過創新設計軟件和方法來提高樓梯設計標準，確保設計安全。

1、樓梯對建筑主體結構的影響

樓梯在建筑物主體結構的設計中，不僅承擔著自身應力傳遞作用，而且影響建筑結構主體。具體來說，因為樓梯在建筑結構中不但要承擔建筑物正常運營的功能需要，而且還要承擔自身應力傳遞和豎向構件的主體結構影響兩方面要求，因此在設計中我們需要從下面兩個方面入手。

1.1樓梯應力傳遞給建筑主體結構的影響

在我國一些地震較為頻發的地區，建筑結構設計之前，通常都提前由專業地質研究人員對當地的地質條件、地震發生原因以及災害的大小進行勘查與調查，從這些調查數據中提取出符合建筑結構設計標準和要求的內容，從而制定出科學的設計方案。樓梯作為建筑結構中不可忽視的一部分，對整個建筑結構抗震能力有著非常重要的影響，其一方面涉及到建筑結構鋼度與樓梯的大小布置，另外還包含建筑物墻體抗震、框剪抗震等自身剛度的要求。面對這些問題，可以說在建筑結構設計中，墻體抗震力度和剛度越好，強震性能越好，建筑結構的整體性也就越好，這個時候對于樓梯結構的剛度便成為一個可有可無的額問題，此時的樓梯對建筑結構的影響甚至可以忽略不計。由此可見，在樓梯設計中，樓體自身應力傳遞只要得到有效保證，那么建筑結構的抗震性也會大大提升。

在建筑結構的主體設計中如果采用框架結構、裝配式結構，這個時候在砌體施工和設計的時候，對砌體施工要高度重視，此時的建筑物主體結構應力都處于彈性工作狀態，這個時候填充墻、砌體以及承重墻的開裂程度如果不是很大，那么此時對于樓梯剛度對建筑結構的影響也不是很大。但要注意，一旦出現墻體開裂程度超過防裂要求或者遇到世所罕見的大地震的時候，墻體結構會瞬間進入到彈塑性狀態，此時墻體的剛度容易下降，樓梯的剛度在這個時候便會發揮重大的支撐作用。

1.2樓梯豎向構件對建筑結構的影響

在樓梯自身應力傳遞中，豎向構件往往都會出現短柱或者錯層的現象，這個時候建筑設計師為了提升建筑物的美觀性和整體性，往往都是在樓梯設計中布置一些簡單的豎向構件。具體來說，為了保證豎向構件應力傳遞要求，通常都是將地震作用的最終計算目標作為設計標準，并對建筑物可能出現的恒載、活載的應力傳遞以及變化做了相應的改變。在設計中，值得我們注意的是，當建筑結構的荷載小于樓梯間所承擔的荷載，那么在不考慮樓梯計算結果的條件下要對建筑物的整體性和剛度給予重視，提高墻體的剛度以及質心重合程度。

在建筑物的前期規劃和設計工作中，大多企業設計工作人員為了提高設計效率，很少直接去工程現場進行勘查，也不會根據現有的工程規范標準和條件進行計算，通常都是先判斷樓梯結構對建筑結構的整體影響大小，然后針對不同的工程主體結構、施工標準和方法計算抗震等級和方法。而在鋼筋混凝土結構的樓體抗震設計中，除了需要重視上述問題之外，還要根據建筑物施工情況、施工標準以及使用功能等要求來進行計算，加強樓梯間與填充墻之間漸的主體結構拉結施工。

2、樓梯設計規范分析

我國是一個地震多發的國家，且地震災害本身有著不確定性、不明確性以及危害大的特征，尤其在一些地震等級較大的情況下，地震應力帶來的建筑結構破壞非常大，由此引發的建筑物倒塌事故也不在少數，給人們生命財產安全造成巨大威脅。但是就我國目前的地震預測系統和預警等級而言，不管是設備還是計算理論都存在一定的不足，建筑抗震計算結果和計算方法還顯得十分粗糙，不少設計工作人員為了追求計算結果的準確性，往往都經注意力集中在計算公式、計算方法和工具的選擇上，導致計算工作與當地地質條件不符，最終造成計算結果的不合理、不科學現象的出現。

2.1《建筑抗震設計規范》中的相關條例

《建筑抗震設計規范》中第3.6.6 條提出，建筑抗震設計應充分考慮樓梯豎向構件的影響，計算模型的建立、必要的簡化計算與處理等都要符合建筑主體結構的實際工作狀況；第6.1.8 條針對框架-抗震墻結構和板柱-抗震墻結構中的抗震墻設置，提出了樓梯間宜設置抗震墻，但不宜造成較大的扭轉效應的要求；第6.1.15 條就樓梯設計做出了具體規定，樓梯宜采用現澆鋼筋混凝土，樓梯構件與主體結構整體現澆時，應計入樓梯構件對地震作用及其效應的影響，對樓梯構件的抗震承載力進行驗算，對于框架結構，樓梯間的布置不應導致結構平面特別不規則，適合采取構造措施，減少樓梯構件對主體結構剛度的影響，且樓梯間兩側填充墻與柱之間應加強拉結；第13.3.4 條則針對鋼筋混凝土結構中的砌體填充墻提出了用鋼絲網砂漿面層加強樓梯間和人流通道的圍護墻的要求。

2.2《高層建筑混凝土結構技術規程》中的相關條例

《高層建筑混凝土結構技術規程》的第6.1.4、6.1.5、8.1.7 條與《建筑抗震設計規范》中提出的基本要求相同，不同之處在于，第6.1.5 條第 4 款針對樓梯間的砌體填充墻作了更為細致的要求：樓梯間采用砌體填充墻時，應設置間距不大于層高且不大于 4m 的鋼筋混凝土構造柱，并應采用鋼絲網砂漿面層加強。

3.探析加強樓梯抗震性的有效措施

樓梯設計的科學性直接影響著建筑的抗震功能，因此，在建筑前期規劃中，設計師們應該充分考慮樓梯設計的規范性和合理性，根據建筑主體結構與樓梯的剛度大小，采取相應的設計措施來加強抗震性。具體來說，樓梯應該盡量避免裝配式結構，現澆式或者裝配整體式混凝土結構應用較為廣泛。對于框架結構，應該在遵循我國目前所規范的條例下，多注意樓梯與建筑主體結構之間互相影響的問題，在對結構進行規則性判斷和位移計算時，應采用包絡設計的方法，構件設計則需要在考慮樓梯作用的情況下，再決定是否將其計入設計。對于抗震墻結構等主體結構剛度大、整體性較好的結構，設計師們一般不考慮樓梯的影響，但是在結構平面布置時，應重視樓梯間周圍的豎向構件位置的合理性，比如電梯井等，這樣才能在減小建筑主體結構影響的同時，保護樓梯構件的正常運作。當建筑底層沒有設置地下室時，樓梯應該避免直接支撐在孤立梁上，因為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非常容易中斷，這樣就會極大減小樓板的承受能力，造成安全事故[4]。

4.結語

綜上所述，樓梯的自身傳力和豎向構件對建筑的抗震能力有著直接影響，因此，建筑設計師們應該多根據工程的實際情況，對樓梯進行科學合理的設計，以此提高抗震計算的準確性，從而加強建筑的抗震性能，減少地震災害中人身財產安全事故，這也是我國科學發展觀貫徹落實的重要部分，是可持續發展的保障之一。

參考文獻：

[1]薛斌.淺談樓梯設計對建筑抗震的影響[J].陜西建筑，2012，11：16-18.

[2]喬銳.淺談樓梯設計對建筑抗震的影響[J].黑龍江科技信息，2012，07：275.

[3]燕鳴全.建筑樓梯對結構抗震設計影響的研究[D].沈陽建筑大學，2012.

[4]李鈞.樓梯在建筑結構抗震中的作用研究與計算模型實現[D].湖南大學，2011.