1、浅析对框架结构楼梯的抗震设计【摘要】：针对汶川地震中框架结构楼梯普遍发生了严重破坏现，本文列举了一此典型的楼梯破坏形式，并提出设计建议。 【关键词】：汶川地震；框架结构；楼梯；设计； 中图分类号： S611 文献标识码： A 一、引言 汶川地震中发现，作为灾难逃生通道的楼梯间并没有起到保护人民生命的作用，而是在地震来时，楼梯破坏严重阻滞了人们逃生。本文介绍了地震中楼梯破坏的情况，分析地震中楼梯对混凝土框架结构的不不利影响，并提出设计建议。 楼梯的破坏形式 在汶川地震中发现，框架结构的楼梯破坏极为严重，大体分以下几种情况： 1、楼梯整体破坏：典型震害现象 楼梯间整体塌落，与主体结构完全分离。 2
2、、楼梯间框架柱破坏：典型震害现象 楼梯间框架柱发生严重的剪切破坏。 3、梯板破坏：典型震害现象 在梯板板底中部混凝土大面积脱落，梯板底部受力钢筋屈服破坏（受压） ；裂缝沿梯板宽度方向整条贯通等。 4、楼梯平台梁破坏：典型震害现象 梯梁侧面在两个梯板之间的混凝土开裂脱落，钢筋屈服。 5、楼梯平台板破坏：典型震害现象 平台板纵横向均出现较明显的裂纹。 6、楼梯小梯柱破坏：典型震害现象 小梯柱柱端处出现柱头破损，混凝土破碎脱落，梯梁端处纵筋外露、屈服破坏。 7、楼梯间填充隔墙破坏：典型震害现象：横墙出现“X”型裂缝；楼梯踏步与墙体连接处出现裂痕。 对于楼梯的震害分析 1、对于楼梯整体破坏震害分析：在
3、以往的钢筋混凝土框架结构计算中，通常考 虑到梯板的水平刚度可补偿楼梯间“平面开洞”而造成的刚度损失，模型简化取楼梯间平面无限刚，荷载作为竖向外荷载加到主体框架结构上，再对主体结构进行整体抗震计算分析，对楼梯也仅作竖向荷载下的静力计算。实际上， 在地震作用下，楼梯实际参与了主体结构的内力分配和变形协调，梯板具有类似 K 型支撑的作用，由于钢筋混凝土框架结构的抗侧刚度较弱，楼梯参与工作对框架结构整体影响不容忽略。考虑楼梯参与结构整体受力后，框架结构的整体工作性能发生了较大变化，结构的抗侧刚度增大，侧移减小，自振周期减小，振型改变，楼梯间周围构件的内力明显变化。自下而上，随着楼层的增加，楼梯受到的轴
4、力逐步减小，表现为震害情况也逐渐减轻。 2、对于楼梯间框架柱破坏震害分析：在框架结构中，支承楼梯的框架柱由于休息平台的约束可能形成短柱，以及楼梯参与主体结构工作时，K 型支撑作用使楼梯间吸能放大，楼梯间框架吸收地震剪力增大。 3、对于梯板破坏震害分析：梯板在地震作用中，起到了类似 K 型支撑构件的作用，梯板受到较大的轴向力。当楼梯段的拉、压应力达到或超过楼板混凝土的极限抗拉或抗压强度时，就会发生受拉或受压破坏；有些楼梯钢筋采用的是冷轧扭钢筋，延性不佳，地震作用下极易钢筋断裂。 4、对于楼楼梯平台梁破坏震害分析：由于支撑效应的存在，发生层间侧移时，两个梯段分别处于交替的拉压状态，梯梁在地震作用下
5、必然承受双向弯、折、扭的复杂作用。 5、对于楼梯平台板破坏震害分析：地震时，楼梯起到了 K 型支撑构件的作用，其中层间休息平台相当于支撑的水平构件，起到了类似耗能梁的作用。吸收地震能量，而造成此处的破坏。 6、对于楼梯小梯柱破坏震害分析：未考虑地震时小梯柱实际存在的柱端弯矩，小梯柱、梯梁节点处混凝土的强度不足等。 7、对于楼梯间填充隔墙破坏震害分析：填充墙构造措施不到位；梯板嵌入填充墙内拉结措施不到位。 设计建议 1、对于楼梯整体破坏建议设计时合理布局，考虑楼梯参与作用的不利影响。楼梯在整个建筑中的平面位置，应尽量居建筑刚度中心对称布置，不要将单个楼梯放在角部或端部，尽量考虑整体刚度的均衡；主
6、体结构和楼梯构件均根据计算和分析结果进行设计。 2、对于楼梯间框架柱破坏可根据规范要求采取各种有效措施提高短柱的延性，提高框架柱抗剪能力，改善短柱的抗震性能。 3、对于梯板破坏可严格按其实际受力状态，梯板按拉弯或压弯构件来进行设计，并采取合理的构造措施。建议措施：梯板设双层通长纵筋，纵向钢筋在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于 9%，且不应采用冷加工钢筋。 4、对于楼楼梯平台梁破坏应如实考虑梯板引起的推力和扭矩作用，根据计算得出的双向弯矩、剪力及扭矩，按框架梁的要求进行设计。 5、对于楼梯平台板破坏，设计时可采用双层双向通长配筋。 6、对于楼梯小梯柱破坏建议设计时整体分析，根据其实际受力状态，
7、按框架梁柱进行设计。 7、对于楼梯间填充隔墙破坏，楼梯间按规范要求采取构造措施，如设置构造柱和圈梁等；保持砌体的完整性，避免梯板嵌入墙内；若梯板需嵌入墙内，为防止墙体在地震情况下被甩出梯，板与墙体之间必须加强拉结措施,如预留插筋或植筋拉结。 结语 上述震害分析表明，现浇板式楼梯对于主体框架结构的整体抗震性能具有不可忽略的影响。 建筑抗震设计规范(2010 年版)中第 3.6.6 条也明确规定：计算中应考虑楼梯构件的影响。然而，楼梯的交通疏散功能决定了楼梯的平面布置不可能完全按照结构专业的思维进行布置。所以，对于楼梯系统的结构设计，考虑区分不同的情况采用不同的设计思路刚柔相济。 如果楼梯的平面布
8、置接近对称且位于对整体刚度有利的位置时，计算时宜利用梯板的支撑作用，考虑楼梯参与结构整体分析，严格按照分析结果对主体框架结构及楼梯各个构件进行设计，楼梯的薄弱部位还应进行概念性的加强，以确保在灾难发生时，发挥其所应有的功能。 如果楼梯平面位置可能给结构刚度分布带来不利的影响(例如：由于偏置而增大结构的扭转效应)时，则宜采取构造措施（如断开楼梯与主体结构的连接，采用滑动支座1等） ，使其成为非抗侧力构件，可以不考虑楼梯参与整体结构受力。这样，不但能改善楼梯系统的受力状态，可不考虑抗震要求，而且还能尽量消除其对主体结构的不利影响，仍按传统方法对钢筋混凝土框架结构进行设计。 参考文献 1 李文峰，苗启松.钢筋混凝土框架结构楼梯抗震设计建议.会议论文 2 建筑抗震设计规范(GB50011-2010).北京.中国建筑工业出版社.2010 3 清华大学，等.汶川地震建筑震害分析及设计对策M.北京.中国建筑工业出版社.2009.
