楼梯设计对建筑抗震的影响分析

摘 要：近年来，随着地壳运动的频繁，地质灾害的频发，使得人们对于建筑抗震要求也越来越高。楼梯作为建筑中一个重要的构成部分，不仅是人们通行的主要通道，同时也是一种重要的疏散工具，在抗震抗灾中有着非常重要的作用。下面笔者通过自身多年工作经验的积累以及总结，就楼梯设计对建筑抗震的影响进行研究与分析。

关键词：楼梯；设计；建筑；抗震；影响；分析

引 言

随着社会经济发展速度的加快，信息技术水平的提高，人们对于其居住环境以及质量也越来越重视，特别是建筑工程的质量以及安全。近年来，国内建筑事业不管是管理方式，还是在施工技术方式上均获得了相应的发展，而楼梯作为建筑中一个重要的构成部部分，其设计的合理性与施工质量的高低也在很大程度上关系着建筑工程的抗震性能。据相关调查资料显示与统计，因地震而受到损坏的的这些建筑，导致人员伤亡惨重还有另外一个原因，即楼梯构件受到影响与损坏，使得人们逃生通道的安全受到了影响，继而在一定程度上加大了人员伤亡。由此可见，在建筑中，楼梯对于结构的安全和疏散过程中人身安全均有着非常大的意义。

1 楼梯对于建筑结构的影响

楼梯对于建筑结构所产生的影响，主要表现为来两个方面，即楼梯竖向构件以及自身传力。据调查资料与统计资料显示结果来看，楼梯对于建筑结构所产生的影响大小，取决于建筑结构和楼梯之间的相对刚度比，当建筑结构的整体刚度较大，且整体性能也比较大的时候，就建筑主体结构而言，楼梯的刚度就会相应的减小，同时其对于建筑结构所产生的影响也会相应的减少，对此在这种情况下，可忽略不计楼梯对于建筑所产生的影响。如果建筑结构为装配式结构或者框架结构，尤其是砌体结构时，楼梯对于建筑主体结构所产生的影响就不可忽视。在地震的持续作用下，建筑结构基本处于一种弹性工作的状态中，由于在此时砌体承重墙以及填充墙均未开裂或其开裂程度不是很高，且刚度还未完全退化，因此可为在建筑结构中楼梯的刚度不是很大。但是若超出了设计烈度范围或者遇见比较罕见的地震，在此时建筑结构一般会进入到一种弹塑性的状态中，在这种形势下，建筑结构墙体就会出现开裂现象，且刚度开始下降，同时楼梯刚度所占比重也会相应的增大。由于此时现浇板被看作为刚性楼板，其主要的功能为进行水平地震作用的传递，一旦其出现开裂，则相应的楼梯梯板就会被拉裂，使楼梯间短柱受到影响，最终造成主体结构被破坏，严重时还会出现坍塌。

通过大量建筑工程实践发现，在建筑结构整体计算中，考虑是否楼梯构件参与到计算中来，不仅容易对地震效应计算结果产生影响，同时还可能因为恒载或者活载传递途径的改变，而影响有关构件的计算。经过大量工程实例的比较和分析发现，如果其他区域的荷载比楼梯间荷载小时，在未考虑楼梯的情况下，对于计算得到的位移结果影响较较大；而在考虑了楼梯刚度的情况下，则质心和刚心重合度就会相应的有所改善，且位移也会相应的有所减小。此外，在相关条文规范中，允许可按照具体结构，对楼梯构件对于建筑结构整体可能产生的影响进行判断，基于此，区别对待，且不要求全部参与到建筑结构整体计算中，但是楼梯构件自身则应进行抗震的计算，对于上述这一规定，在实际建筑工程设计计算中，关于楼梯是否参与到建筑结构整体抗震的计算中来，可结合具体情况来实施，但是要注意的是楼梯构件必须要实施抗震设计以及计算，且还应增强建筑主体结构和楼梯间填充墙之间的拉结。

因地震破坏机理与作用比较复杂，再加上结构计算模型的各种假定和实际情况之间存在着一定的差异，在抗震验算结构时，无论计算理论以及工具是否先进，其计算是否严格，所得到的计算结果仍旧比较粗略，而这也使得很多设计人员在设计时容易忽略结构抗震验算这一环节。然而就建筑工程震害结果来看，在建筑结构的设计中进行结构的抗震验算是非常有必要，同时结构抗震验算的准确性与合理性也在一定程度上关系着建筑整体结构的抗震性能。

2 相关建议以及措施

基于上述内容，针对楼梯对于建筑结构所产生的影响，笔者结合自身多年工作经验，就楼梯设计提出以下建议以及措施。

（1）采取以下两种方式来进行设计：第一种分开休息平台和建筑主体结构域抗侧构件；第二种为于楼梯板的底端进行滑动支座的设置。上述这两种方式均可将主体结构抗侧构件对于楼梯梯板所产生的约束释放出来，以减轻楼梯对于建筑主体结构可能产生的不利影响。

（2）对整体性相对比较好且主体结构的刚度较大的结构，比如框架—抗震墙结构或者抗震墙结构等，通常情况下可不用考虑建筑楼梯可能产生的影响，但是在进行结构的平面布置时，比如要注意楼梯间附件竖向构件的设计，比如电梯井。此外，在设计时，还可在楼梯间处设置相应的抗震墙，如下图所示，通过抗震墙位置的合理明确，以此减小楼梯对于建筑主体结构可能产生的不利影响，且达到保护楼梯构件的目的。要注意的是该抗震墙不可产生较大扭转效应，以免对建筑结构或者楼梯产生不利影响。

（3）在砌体结构或者框架结构的计算过程中，应综合考虑楼梯对于建筑主体结构可能产生的影响以及建筑主体结构可能对楼梯产生的各种影响，可采取包络设计的方式来进行计算。对结构实施位移计算以及规则性判断的时候，在现行规范与规定的基础上，可忽略楼梯可能产生的不利影响，但是在构件设计上则需综合考虑楼梯的影响以及作用等，一般分为两种情况来设计，即计入楼梯与不计入楼梯。此外，若楼梯间采用的是砌体填充墙，在设计时，不仅要设置相应的钢筋混凝土构造柱，同时还应利用钢丝网对砂浆面层实施加强。

除上述内容外，在抗震建筑楼梯设计过程中，还要注意以下两个方面的内容：一为由于楼梯结构对于建筑主体结构抗震性能的影响非常大，在水平地震传递上，楼梯梯板作为一个重要的部分，容易影响建筑主体结构墙柱，导致结构变为错层柱或者短柱，对此，在结构计算与分析过程中，对于這方面的内容必须要引起高度重视。二为由于楼梯梯板和普通楼板的功能相同，均需要进行水平地震作用的传递，对此，在楼梯设计过程中，还要注意梯板的加强。

3 结束语

综上所述，随着社会经济发展速的加快，人们生活水平与信息技术水平的提高，对于建筑工程的质量以及安全也越来越重视。从本文所阐述的内容来看，无论是从规范规定出发，还是根据工程实际情况来看，楼梯设计对于建筑抗震的影响均应被设计人员所重视。就目前我国现有的这些抗震设计软件来看，所得计算结果并不是很理想，对此，笔者建议，在实际应用过程中，不可过于依赖软件计算结果，而是基于设计合理的情况下，科学且有效地利用这些计算软件，根据概念设计来实施相应地调整，以此增强楼梯的抗震性能，使建筑设计更为科学且合理，继而进一步保障建筑建设质量以及使用功能。

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作者简介：王小惠（1981-），女，研究生，研究方向为建筑结构优化设计以及抗震研究。