楼梯对结构设计计算的影响

楼梯对结构设计计算的影响

楼梯作为重要的疏散工具，在抗震防灾中起着重要的作用。《抗震规范》第3. 6. 6条的局部修订中要求“计算中应考虑楼梯构件的影响”，结构设计中该如何考虑？

泣川地震震害表明，楼梯对结构安全及人生安全影响重大，2010版《抗震规范》增加了“计算中应考虑楼梯构件的影响”的要求。“考虑楼梯构件的影响”应注意下列两方面：一是，楼梯对竖向构件的影响（使竖向构件中间受力，形成短柱或局部错层等）；二是，要考虑楼梯的传力需要（楼梯作为水平传力构件之一，应确保其传力及疏散功能的实现）。

理论研究及震害调查表明，楼梯对主体结构的影响，取决于楼梯与主体结构的相对刚度之比。楼梯对主体结构影响的程度取决于主体结构的结构体系，主体结构的刚度越大、整体性越好（如采用剪力墙、框架-剪力墙结构等），楼梯对主体结构的影响越小；而主体结构的刚度越小、整体性越差（如框架结构、装配式楼盖结构、砌体结构等），楼梯对主体结构的影响就越大。

楼梯对主体结构的影响主要集中在砌体结构、框架结构和装配式结构中。在多遇地震作用下，由于结构基本处于弹性工作状态，填充墙、砌体承重墙开裂程度较低，刚度退化不严重，装配式楼盖的整体性尚可，楼梯刚度在主体结构刚度中的比值很小，楼梯对主体结构的影响不大。而在设防烈度地震及罕遇地震作用下，结构进入弹塑性状态，填充墙、砌体承重墙开裂严重，刚度急剧降低，装配式楼盖的整体性很差，楼梯刚度在主体结构刚度中的比值逐步加大，楼梯对主体结构的影响也随之加大。现浇梯板起局部刚性楼板的作用，传递水平地震剪力，导致梯板拉裂，框架柱形成短柱及错层柱而破坏。

在剪力墙结构、框架-剪力墙结构、筒体结构中，由于结构刚度大，整体性好，楼梯自身刚度在主体结构中的刚度比值不大，楼梯受主体结构的“呵护”而很少破坏。

考虑楼梯对主体结构的影响及主体结构对楼梯的影响时，应根据主体结构与楼梯的侧向刚度大小，采取相应的设计措施：

楼梯采用现浇或装配整体式钢筋混凝土结构，不应采用装配式楼梯。

对框架结构、砌体结构及楼盖整体性较差的结构，在结构计算中应考虑楼梯对主体结构的影响及主体结构对楼梯的影响，并宜进行包络设计。

现阶段，在对结构进行规则性判别及位移计算时，可不考虑楼梯的影响；

构件设计时，应考虑楼梯的影响，对相关构件按考虑与不考虑楼梯的影响进行分 别计算，包络设计。

对剪力墙结构、框架-剪力墙结构等主体结构侧向刚度大、楼盖整体性好的结构，当楼梯周围有剪力墙围合时，计算中可不考虑楼梯的影响，而采取有效的构造措施（加配梯跑跨中板顶通长钢筋、框架柱箍筋加密等）确保楼梯及相应框架柱的安全。

楼梯对主体结构的影响及主体结构对楼梯的反作用主要集中在结构的底部，因此

应加强楼梯底部的抗震措施，如：明确楼梯梯板的传力途径，加强梯板的配筋，同时应加强与梯板相连之框架柱的受剪承载力。.

无地下室时，当楼梯在底层直接支承在孤独楼梯梁上时，地震时楼梯板吸收的水平地震作用在楼梯梁处的水平传递路径被截断，而梯板外的孤独楼梯梁将无法承担梯板传来的水平推力，破坏常发生在梯板边缘的孤独梁截面处，因此应避免采 用此做法。必须采用时，应适当加大楼梯梁的平面外配筋并加密箍筋。

应特别注意设置楼梯形成的框架短柱，柱箍筋除应满足计算要求外，宜按抗震等 级提高一级配置。’结构设计中，常设置支承楼梯的梁上小柱，该小柱也应按框架柱要求设计。应确保柱截面面积不小于3 00mmX300mm，柱最小边长不应小于200mm，并相应增加另一方 向的柱截面长度。

对抗震建筑中的楼梯设计应把握以下两点：一方面，楼梯结构对主体结构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重视；另一方面，楼梯的梯跑与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，应在梯跑顶面加配跨中通长钢筋并与两端负筋满足受力搭接要求，其配筋率不宜小于0.1％。

曹士怀

2013年5月7日