钢筋混凝土框架楼梯抗震措施探讨

窦立军，王 维，李颖超，许明玉

（长春工程学院，长春130012）

0 引言

楼梯间作为主要的安全通道，确保能在地震中发挥其应有的功能，设计和施工时要达到其功能的要求外，还应采取必要的抗震措施达到抵抗地震作用的能力。

震害资料表明，楼梯的破坏主要分楼梯间墙体破坏、梯梁破坏、梯段板破坏和梯柱破坏，本文结合楼梯的破坏机理提出了几点抗震措施，完善设计方法和构造措施，避免震害的伤亡和损失。

1 楼梯设计抗震措施

1.1 楼梯间墙体抗震措施

地震时，楼梯间较为薄弱，由于楼梯平面内梯段板和平台板的作用近似于K型或X型支撑，增大楼梯间的刚度，分担了较大的地震力，缺少必要的连接和锚固措施，导致楼梯间墙体比其他墙体破坏严重（图1）。GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》［1］在3.7.3条补充规定“附着于楼、屋面结构上的非结构构件，以及楼梯间的非承重墙体，应采取与主体结构可靠连接或锚固等避免地震时倒塌伤人或砸坏重要设备的措施”。

楼梯间墙体应符合以下要求：（1）楼梯间横墙和外墙应沿墙高每隔500mm设2Φ6通长钢筋［2］；（2）楼梯间墙体应在休息平台或楼层半高处设置60mm厚的钢筋混凝土带或配筋砖带等加强措施。

图1 楼梯间墙体破坏

1.2 梯梁抗震措施

由于梯梁是弯、剪、扭共同作用的受力构件，地震作用产生的内力超过其承载能力，混凝土过早碎裂，钢筋屈服，梯梁两端发生剪扭、剪切破坏（图2），跨中梯井处由于应力集中导致梯梁开裂与梯段板拉开。

图2 楼梯梯梁破坏

梯梁作为支撑休息平台的受力构件之一，设计截面面积较小，应适当加大截面面积。沿侧向设置构造钢筋，梯梁全长箍筋加密，不应小于Φ8＠150，跨中梯井处箍筋间距不应大于50mm，加强抗剪抗扭构造，提高承载能力。

1.3 梯段板抗震措施

在竖向荷载作用下，孤立的梯段板类似于斜板，属于受弯构件；而在水平作用力下，把楼梯间放在整个结构中来看，梯段板又具有斜撑的作用，具有拉杆和压杆的性质。梯段板承担弯矩，还承担偏离轴心的偏心力。通常在距休息平台1／4～1／3跨处拉断（图3）。

图3 楼梯梯段板破坏

梯段板应计入竖向荷载产生的弯矩影响，按偏心受拉、压构件来设计。适当增加板厚不应小于120mm，负弯矩钢筋应通常设置并提高配筋率配置双向双层钢筋，保证传递水平荷载所需要的刚度，满足承载力要求。

1.4 梯段板下端设置滑动支座抗震措施

北京工业大学朱玉玉［3］选取典型的普通框架结构底层楼梯间单元和一种设置滑动支座（图4）的框架楼梯间单元为研究对象，其中楼梯为常用的双跑板式楼梯。通过两种空间楼梯间试件的两点水平加载拟静力试验，研究分析二者的破坏过程与破坏特征、承载力、变形性能、耗能能力、刚度退化以及滑动支座的效果等抗震性能。

图4 滑动支座做法

实验结果表明：普通框架楼梯间的楼梯构件参与抗侧力工作，一方面，楼梯各构件形成斜向支撑内力较大，作为第一道抗震防线首先开裂，均发生不同程度的破坏；另一方面，受楼梯的影响，框架结构中休息平台侧的框架柱易形成短柱，框架平面内的框架梁在其与平台板相连段承受梯板传来的斜向力较大，易发生剪切破坏。设置滑动支座的框架楼梯间的滑动支座将楼梯构件间的传力途径断开，其破坏机制与纯框架较相似，楼梯的梯板、平台板基本没有开裂，保证了楼梯作为安全岛的疏散、救援功能。表明滑动支座的滑动性能良好，能有效地改变楼梯间的受力状态。

分析对比两种框架楼梯间的试验结果发现：普通框架楼梯间的楼梯参与抗侧力工作，提高了结构的承载力和刚度，但变形和耗能能力较小，延性也较差；而设置滑动支座的框架楼梯间的承载力和刚度虽有所减小，但变形性能和延性好，能发生较大的塑性变形，表明滑动支座改变了框架楼梯间的后期抗震性能。在梯段板下端设置滑动支座也是一种有效的抗震措施。

1.5 梯柱抗震措施

梯柱传递竖向荷载到框架梁上，由于休息平台的影响，容易形成“短柱”延性较差，发生剪切破坏（图5）。休息平台与层高处的水平位移差使得楼梯柱受剪，梯梁的扭矩传递也使得梯柱受扭，梯柱很容易发生严重破坏。

图5 楼梯梯柱破坏

梯柱应按照弯剪扭构件来设计，提高抗剪、抗扭承载力。为了避免梯柱形成“短柱”后过早破坏，应提高混凝土标号，加大体积配箍率，沿柱的全高进行加密或使用复合螺旋箍筋等措施，并控制其剪压比［4］，避免混凝土柱过早地发生脆性破坏而使箍筋不能充分发挥其作用。

2 结语

楼梯在抵抗地震作用时极其脆弱，承担的地震作用超过承载能力，不能发挥它的功能。楼梯的受力情况特别复杂，目前规范仅将梯段板和梯梁作为单纯受弯构件，梯柱作为受压构件来设计，实际在地震作用中梯段板不仅承受弯矩还传递轴力；梯梁即承受弯矩还承受剪力和扭矩；梯柱承担轴力、剪力和扭矩。通过完善设计方法，增加抗震措施，来提高楼梯的抗震性能。

［1］GB 50011—2010混凝土结构设计规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2010.

［2］王俊锋，王泽军.楼梯间和楼梯的抗震设计浅议［J］.山西建筑，2009，35（3）：98－99.

［3］朱玉玉.钢筋混凝土框架楼梯间抗震性能拟静力试验研究［D］.北京：北京工业大学，2012.

［4］张风亮，范娜，张晏文，等.浅谈楼梯的抗震分析和设计分析［J］.建筑结构，2010（40）：134－135.