浅议楼梯抗震设计

【摘要】：楼梯作为房屋建筑的重要竖向疏散构件，在地震时起到人员疏散的重要作用，因此楼梯抗震设计至关重要。本文主要探讨楼梯在抗震设计时该如何考虑及楼梯对整个结构抗震的作用和楼梯的概念设计。

【关键字】：楼梯；概念设计；抗震设计

中图分类号：S611文献标识码： A

前言：楼梯为房屋建筑的重要组成部分，是多层房屋的竖向通道，在地震起到人员疏散的重要作用，因此楼梯抗震设计至关重要。

楼梯按照受力状态的不同分为梁式、板式、螺旋式等。前两种楼梯为平面受力体系，平常工程中应用较多。后一种楼梯属于空间受力体系，多用于欧式酒堡类建筑及别墅。

板式楼梯下表面平整施工支模方便，外观比较美观轻巧，设计时受力分析比较简单，在跨度小于5米时，会优先采用。当跨度太大时，由于梯段板会设计的比较厚，材料用量增多，自重增加也比较大，为节约材料会选择采用梁式楼梯。

《建筑抗震设计规范》2010版实施之前，设计人员不考虑楼梯参与整体结构设计。通常的做法是在pkpm建模过程中将楼梯部分房间楼板厚度设置为零，在荷载输入时，按实际情况输入楼面的恒载和活载，楼梯单独另算。也就是说楼梯并不考虑抗震设计，在结构整体计算中也不考虑楼梯的作用。但是楼梯的斜撑作用对整个结构影响较大。这种计算简化与地震作用时并不相符。汶川地震也证明了这一点。

《建筑抗震设计规范》GB50011-2010 3.6.6条要求计算中应考虑楼梯构件的影响。条文说明中进一步指出：针对具体结构的不同，“考虑”的结果，楼梯构件的可能影响很大或不大，然后区别对待。楼梯构件自身应计算抗震，但并不要求一律参加整体结构的计算。这条规定是从汶川地震后，2008年修订版增加的要求，新抗规进一步明确了根据楼梯对主体抗震性能的影响大小来决定是否参与整体计算。

对抗震建筑中的楼梯设计应把握以下两点：一方面楼梯构件对主体结构的的抗震能力影响很大，楼梯的梯跑作为传递水平地震作用的重要构件，往往对主体结构的墙和柱产生重大的影响，使结构柱变成短柱或错层柱，因此在结构分析时应予以充分的体现；另一方面楼梯的梯跑和普通楼板一样传递水平地震作用，因此，需对梯板予以适当的加强，一般情况下，应在梯跑顶面配置跨中通常钢筋，其配筋率不宜小于0.1%。

理论研究和震害调查表明：楼梯对主体结构的影响取决于楼梯和主体结构的相对刚度之比。楼梯对主体结构的影响程度取决于主体结构的结构体系，主体结构的刚度越大（如剪力墙结构）整体性越好，楼梯对主体结构的影响越小；主体结构的刚度越小（如框架结构）整体性越差楼梯对主体结构的影响就越大。

因此，在工程设计的过程中，楼梯构件抗震分为以下几种情况：

一 不考虑楼梯对主体结构的影响

1.上文已经提及，楼梯对主体结构的影响取决于两者的刚度比，因此对于剪力墙结构和框架-剪力墙结构等刚度较大的体系来说，楼梯的刚度相比较小。可以不考虑楼梯对主体结构的影响。

2.采取隔离措施减小楼梯对主体结构的影响

（1）在设计过程中，将楼梯平台与主体结构脱开，即将楼梯的休息平台从梯梁上悬挑，这样在地震的过程中可以最大限度的降低楼梯对主体结构的不利影响。

（2）楼梯设滑动支座，不参与结构整体抗震计算。

二 考虑楼梯对主体结构的影响

框架结构整体刚度较小，楼梯对其影响较大，除了采取隔离措施的楼梯外，均需考虑楼梯对框架结构的整体抗震计算。

下面表一，表二以实际工程说明楼梯计算对整体结构计算的影响。

表一 不带楼梯某框架结构周期输出文件

表二 带楼梯某框架结构周期输出文件

从表一表二可以看出，结构整体计算时加入楼梯，整体刚度变动，基本周期减小，由0.9214减小到0.9137.

第一第二周期的平动系数由于考虑楼梯刚度的影响也可以看到平动系数相应增大。

表一中周期比为0.8210/0.9214=0.891，表二中周期比为0.8082/0.9137=0.884.周期比均小于规范要求的0.9.但是带楼梯的结构周期比更小，抗震性能更好。

由于篇幅原因，本文仅考虑楼梯对结构整体性能中周期的影响。实际工程中由于整体计算中考虑楼梯作用，导致楼梯周边的梁和柱配筋增大。

综上所述，在实际工程中应重视楼梯对结构设计计算的影响。保证在地震来临时，楼梯构件不至于垮塌，为人员疏散撤离提供足够的时间。

参考文献：

【1】《建筑抗震设计规范》GB50011-2010

【2】《建筑结构设计问答及分析》朱炳寅编著，中国建筑工业出版社