框架结构中板式楼梯震害分析及对策探讨

【摘要】近年来我国有多地都遭遇了不同程度的地震灾害，很多房屋建筑受损，给人民群众的生命安全带来严重威胁。为了能够进一步提高建筑的抗震性能，建筑设计人员都在积极研究和改进施工技术。现本文中主要是针对框架结构中板式楼梯这一细节部位的抗震性能进行分析研究。文章首先分析了板式楼梯的破坏形态与成因，继而就其应对措施进行了简要探讨，提出一些对策建议，以供参考。

【关键词】框架结构；板式楼梯；震害破坏；成因；对策

在建筑结构中，板式楼梯是内部最为常用的上下通道形式，在现代建筑中具有着广泛的应用。很多建筑设计师在设计框架结构的板式楼梯时，大都认为这仅仅只是供人们上下楼，并不承受太大的荷载，因而并不特别重视其性能设计。但事实上，当建筑遭受地震等外界巨大作用力时，板式楼梯是极易受到破坏的，楼梯一旦破坏，人们在震时的唯一逃生通道就没有了，给人员逃生和震后救援都带来极大的难度。为此，必须要重视起建筑结构中的板式楼梯抗震设计。以下本文中笔者主要通过分析楼梯的破坏成因，来探讨其相应的对策措施。

1、框架结构中板式楼梯的破坏形态与成因分析

在当前的建筑结构设计中，框架结构无疑是最为常见的结构设计形式，而板式楼梯也是建筑结构内部中常用的楼梯结构形式。因此以框架结构中的板式楼梯作为例子来研究楼梯的抗震性是最具有代表性和广泛性的。一般来讲，在框架结构的板式楼梯中，楼梯的破坏形态主要有以下几种：

1.1梯板破坏

楼梯梯板遭受破坏一般是梯板在外界作用力下发生断裂，其断裂的部位一般都在距离支座的1/3处、施工缝处、装修层以及沿梯板长度方向等部位。导致梯板破坏的原因除了地震的强大外力作用以外，还有在建筑施工中，对梯板的施工缝留置不够合理恰当，或者施工缝中存在较多的夹渣，使得新旧混凝土结合性较差，使得其在外力作用下极易发生断裂。另外，若楼梯在设计施工中，对其进行配筋设计时没有充分考虑到梯板的抗震性，因而布置钢筋时忽视了其所能承受的最大拉力，也很容易引起梯板断裂。

1.2梯间小柱破坏

基于抗震性的考虑，一般在楼梯设计中，不建议采用砖砌体来支承楼梯平台梁。目前一般做法是在钢筋混凝土框架梁设小柱，小柱顶两个方向设梁。受建筑平面限制，梯间小柱截面多为200mm×200mm或250mm×250mm，纵筋一般配Φ14或Φ16，在地震中楼梯间小柱大量出现柱头破损，梯梁纵筋被拔出的情况。出现此类破坏的原因是：柱截面过小，梯横梁在柱内的锚固长度不能满足规范规定的最低要求；节点混凝土浇筑质量差，强度低；未考虑地震时该柱实际存在的地震弯矩，柱的强度不足等。

1.3梯间框架柱剪切破坏

现有板式楼梯在半层处平台通过平台梁和平台板与框架柱相连，与其他位置框架柱相比，楼梯间框架柱净高约为其他位置的一半，在楼板刚性假定的前提下，其分得的地震剪力约为其他柱的8倍左右，即便考虑楼梯平台的一部分位移，楼梯间的框架柱分得的地震作用也比其他柱大得多，这就导致了地震区中大量的楼梯间框架柱发生严重的剪切破坏。

1.4楼梯平台板和平台梁的破坏

目前楼梯平台梁和平台板一般均按受弯计算，在正常使用状态下，梯板推力很小，梁板均能安全正常的工作；而在地震作用下（尤其在大震时），梯板的轴力很大，对平台梁而言，梯板的推力使平台梁平面外受弯、受剪，而平台梁宽度一般很小，大多在200～250mm之间，平面外抗弯及抗剪能力极低，所以在重灾区，包括中等烈度区都有大量的楼梯在平台处发生破坏。

1.5楼梯间填充墙破坏

由于梯板斜向放置，梯间小柱将楼梯间填充墙分割得很零碎且梯间小柱未伸至上层梁底，填充墙构造措施不到位等多方面原因，导致楼梯间填充墙较房屋其他处的破坏大很多，在地震时造成大量人员伤亡。

2、板式楼梯震害的对策建议

由上述分析我们可以看出，在地震中，建筑的板式楼梯是极易遭受破坏的结构部位，尤其的在建筑施工设计中没有充分考虑到楼梯的抗震性设计，而使得楼梯的抗震性能更差，更易遭受破坏，给人们震中逃生带来极大不便，甚至会阻碍人们的顺利逃生。因此，必须要加强对楼梯的抗震性能设计，最大程度的降低或避免板式楼梯的震害。在此，笔者从材料选择、施工、设计等三方面来提出了一些对策建议，具体如下所示：

2.1材料选择

板式楼梯的主要施工材料就是混凝土与钢筋，因此在施工中必须要注意选择合适的混凝土与钢筋。要求混凝土的级配合理，易于振捣；钢筋不得选用不利于提高延性的冷轧扭钢筋，要使用延性较好，级配合理的HRB335级钢筋和HRB4OO级钢筋。

2.2施工对策

在楼板的施工中，要注意提高混凝土的施工质量，确保混凝土的浇筑振捣以及养护都严格按照施工要求进行作业。其中最重要的就是要处理好施工缝的问题，防止其出现夹渣等质量问题，这也是施工中最需要注意到的地方。要求施工现场管理人员必须加强管理，严格制定施工方案，在留置施工缝时，要尽可能留在楼层平台板内，因为相对梯板而言，平台板为四边支承板，安全储备更大。

2.3设计对策

2.3.1主体结构计算时考虑梯板参与工作，按计算结果加大配筋。考虑楼梯梯板的斜撑作用后，结构的整体工作性能发生的较大变化，尤其是梯板本身及和楼梯半层平台直接相连的框架柱，其受力会发生较大变化，设计时应采用合适的软件，准确分析楼梯的受力情况，并根据计算结果加大构件的配筋。在地震烈度不高的情况下，这一方法基本可行。

2.3.2切断梯板与框架柱的联系，在框架梁上做独立小柱支撑楼梯板。上条所列方法可简单归纳为“抗”，即采用合适的断面与配筋来抵抗地震作用；另外还可以采用“放”，即将半层平台与柱的联系切断，在框架梁靠近框架柱的部位另设独立小柱来支撑梯板。采用本思路另建一模型可以看出楼梯间相邻构件出现的变化如下：柱与楼梯半层平台相连，横向剪力突增，是楼梯平台和柱无连接的3倍多；横向弯矩增大较多。由此可见，断开楼梯平台和框架柱的连接，能有效减少楼梯平台对框架柱的地震影响。半层平台梁剪力增大较多，弯矩有所减小。梯板轴力增大较多。不论是否切断楼梯平台梁和柱的连接，梯板都承受了较大的轴力。今后在梯板设计中，应按拉弯构件设计，梯板负筋应全部拉通，而不能按现行构造手册所示的负筋长度按1/4板跨截断。

2.3.3改进现有楼梯构造。按楼梯的实际受力状态配筋。目前梯板的设计不论是教科书还是设计中经常参考的混凝土结构构造手册，梯板配筋均采用单向板的配筋方式，在水平地震作用下，梯板将承担较大的轴力，而梯板施工图中却基本未反映这种效应，导致梯板大量产生受拉破坏。所以梯板的配筋方式至少应改成使负筋完全贯通以承担梯板中实际存在的轴力的方式。由于梯板的斜撑作用导致楼梯平台梁受到平面外的剪力，产生平面外弯矩，此部分目前在设计中也未加考虑，所以平台梁设计时应如实考虑平面内和平面外的弯矩及剪力，按双向受弯构件并按框架梁的要求进行设计。楼梯平台板也应加强构造，采用双层双向配筋来近似考虑梯板的斜撑作用。

3、结语

综上所述，在建筑工程的施工设计中，必须要充分考虑到板式楼梯的抗震性，以提高建筑的整体抗震性。要求在施工中需要做好楼梯的受力分析，从材料选择开始抓起，提高施工技术水平，完善施工设计方案，严格遵守建筑抗震设计中的相关规定，保证建筑在遭受地震灾害时能够尽可能的降低楼梯的损害，为建筑内人员提供可靠的逃生通道。

参考文献

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[2]程志辉等.基于大震时楼梯间人员安全的框架结构设计[J].工程抗震与加固改造，2013.