关于框架结构中楼梯抗震设计的思考

关于框架结构中楼梯抗震设计的思考

摘要：框架结构是由梁与柱构成的，主要针对的是建筑群体中的大型楼房所能

用到的。在框架中楼梯属于建筑工程中最主要的安全逃离通道之一，它能够在地

震来临之际，进行有序的疏散以及逃离。在以往的地震之时，没有一个相对安全

有效的方法能够让楼梯依旧处于比较坚固的状态。所以对此需要一个完整的设计

理念，如何能够让楼梯在自然灾害之下，仍然可以正常使用显得极为重要。

关键词：框架设置；楼梯设计分析；设计建议

明确建筑内楼梯结构内力必须大于外力，以此为前提提升其整体抗震性能，

在发生地震时，能够保持正常形态，继而来帮助更多人安全逃离。根据楼梯的构

成是由梁与柱构成的，主要的使用材料是钢筋混凝土。楼梯内力结构建造质量的

成功与否，主要是看其抗压能力，因此在设计之初，就应该对其进行一定程度的

测试。地震中，为何在很多主体结构无严重破坏的情况下，楼梯结构却遭到了严

重的破坏，丧失了其在自然灾害面前所应该发挥的功能。

一、楼梯抗震设计概述

建筑物中，楼梯是地震逃跑的重要生命通道，有着举重若轻的作用。但是自

从2008年5月12日汶川大地震后凸显出很多的房屋楼梯遭到了严重的震后破坏，失去了其楼梯本身应该具有的功能。所以，其设计抗震楼梯的原理首先在于是对

于材料的选择与以往楼梯材料的不同，考虑如果能够将楼梯的框架与其房屋本身

相互独立起来的话，是否会有所作用。

二、楼梯抗震设计基本要求

首先，对于其楼梯模型的设计建造，应该有其必要的数据计算与统计。并且

符合房屋最基本的实际生活应用，需要考虑其楼梯构件对整体房屋的影响。

其次，对于其框架结构的构成，楼梯中的整体布局不应该导致整个结构的平

行面的不规则与不规整。还有对于楼梯构件的地震抗震承受力的计算，同时减少

楼梯的构件对于整体结构刚度的影响。楼梯的布置应该避免其不规则，应该将楼

梯加入整体抗震的计算中来。

最后，材料的选择问题应该重视，比如选择LVL新型的材料，这种材料与之

传统情况下的水泥、钢筋包括木质的材质相比，主要的优点就是其强度高、密度

小等，最关键的是其承载力大。

三、模型与实际不符的原因

楼梯设计模型与实际中的受力不符，对梯梁所进行设计计算的分析以及配筋

率设计时候，更应该重视梯梁两端之间更具体的支承条件是什么。所以需要特别

点出来的是：当梯梁一侧或两侧支承于有比较大刚度的框架或者剪力墙时，与楼

层框架梁相同，支座处应考虑实际存在的负弯矩作用，根据计算结果，配置相应

的支座钢筋。

一般常见的梯梁和梯板以单跨居多，若遇到多跨的情况，应注意楼梯计算模

型与实际受力情况相符的问题。多跨梯段的计算模型也能认为是斜置的多跨连续梁，设计在休息平台标高位置的梯梁相当于多跨梯板的底部支座，因此这个区域

就存在支座负弯矩作用，梯板配筋时应考虑到设置支座负筋。如果没有能根据实

际受力情况进行计算分析以及配筋设计时，也许会造成楼梯设计的安全隐患。所

以在抗震楼梯设计时，应该注意到每个楼梯梯梁和梯段的实际受力的状态，不但

计算模型要能够符合实际受力的情况，并且最终的钢筋构造措施也应该能够与之

相匹配。

四、抗震设计要点

汶川地震后，长时间的调查发现，框架结构中楼梯的破坏相当的严重。首先

是楼梯的整体性坍塌，造成了与其楼房主体的彻底分离。或者是楼梯间的框架柱

遭到了严重破坏，就是楼梯间的框架柱发生的中间剪切性质的毁坏。又或者是梯

板之间的混凝土之间裂开掉落等都是需要在设计之初抗震楼梯中需要特别避免的

问题。所以设计的根本原理是怎样能够阻止其与房屋主体之间的裂开式分离。

1.提高配筋率

①从纵向面筋来拉通并且不小于最小的配筋率，底、面纵筋都需要按照充分

的考虑钢筋抗拉强度的要求锚固；②梯板按斜支撑构件设计，板厚之间不能够小于140mm，不能够小于120mm③梯板的两侧之间设置纵向的暗梁，暗梁纵筋一、二级不少于6 12，三、四级不少于4 12。（如图1所示）④梯板双层的钢筋网之间设置间距不能够少于φ6＠600的拉筋；分布筋末端弯直钩伸至对边。在提高配

筋率以后，使得整体的抗震楼梯能够得到更加完整的、安全有效的设计。对后续

的实际应用中，也不会有过大的质量问题。

2.优化结构尺寸

楼梯间的梯板板厚的确定下，主要是依附于设计经验的总结，一般取

（1/25~1/28）L（L为梯板板跨）。其中特别需要引起注意的一点是，假如其跨度一样时，那么梯板板厚一般都会大于楼板的厚度。追究其原因是因为两者之间的

支承条件的不同，常见板式楼梯梯段支承形式为两对边简支或固定，其余两边为

自由的单向板。在实际工程中，由于设计不合理，存在当梯板板跨较大时，梯板

厚度取值偏小的问题。当施工全部完工后，众人在楼梯上行走或者是起跳，梯板

都会存在比较大的振动幅度，这就说明楼梯的刚度稍微偏小，因此选择梯板的厚

度取值应该慎重[1]。

对遇到梯板以及其相邻跨度相差比较大的时候，二者对应的板厚不适合相差

过大，常见的一种现象是：梯板跨度较大，而相邻的楼层板或者休息平台的跨度小，如果二者仅仅是按照两个单独的建筑选取板厚的话，也许会出现板厚差值较

大的问题。从弯矩平衡的角度来考虑，在大、小跨度相邻支座处所产生的负弯矩

需要让左右两侧楼板平衡。这需要的不仅仅是合理的钢筋配置，而且相邻楼层与

休息平台板厚的差值不应该过大，则相对应板内沿梯板跨度方向的纵筋配置也会

差距较小，这样比较合理化。反之，如果仅按照大跨度较厚楼板、小跨度取薄楼

板的话，那么二者板厚相差就比较大。当二者板厚相差较大时，特别是对于在梯

板以及终止的位置，梯梁位置内退一定距离的现象，在卫浴梯梁两侧的支座配筋，会由于位于休息平台一侧板厚较薄，支座配筋面积由该侧控制的情况不是很合理，所以设计中应该注意避免此类情况的发生。

3.主体结构计算要考虑梯板

参与楼梯梯板的斜撑以后，整个结构的整体功能展现出了很大转变。设计之初，选择合适的软件，能够更加准确的研究出楼梯的整体受力情况。切断梯板与

框架柱的联系，在整个框架柱上面做独立的小柱来支撑楼梯板。直接切断半层平

台与柱之间的联系，在框架梁距离框架柱比较近的地方重新设单独的柱支撑梯板。

总结语：

从抗震楼梯反复实验比较中发现，抗震楼梯的设计中所需要考虑的不仅仅是

楼梯的抗震能力，更关键的还有对于整体的设计思考，包括很多次的实验中去证