楼梯间应建成地震时逃生避难的“安全岛”

楼梯间应建成地震时逃生避难的“安全岛”

深圳市大正建设工程咨询有限公司黄运惠

鉴于楼梯在水平地震作用下的“斜撑”效应，当楼梯参与结构整体受力时，将出现楼梯构件（楼梯板、楼梯梁、楼梯柱）受力复杂的情况，对楼梯的承载力造成极大威胁。所以应加强对楼梯间抗震安全性的重视，把楼梯间建成地震时逃生避难的“安全岛”。

归纳起来，对于楼梯问题，大致有两条不同的思路：方案1：考虑楼梯构件参与结构整体受力，将楼梯构件建入结构空间模型进行地震作用下的内力计算，按抗震规范的内力组合对楼梯构件在地震作用下进行截面承载力验算和配筋。方案2：考虑构造措施，削弱楼梯

在水平地震作用下的“斜撑”效应，在水平地震作用下减小甚至不使楼梯参与结构整体受力。

对于方案一，从结构受力角度可行，可更真实地反映结构真实受力状态。但考虑到楼梯构件在水平地震作用下的受力情况极为复杂：楼梯板为拉弯、压弯构件（轴力非常大）；楼梯梁为弯剪扭构件（剪力非常大），楼梯柱为双向剪切、双向受弯构件。鉴于楼梯构件受力复杂和内力数值较大，如果按常规设计方法进行截面设计和配筋，势必导致楼梯构件截面尺寸和配筋量极大增加，甚至出现楼梯梁的截面尺寸和配筋可能会要达到工业厂房的梁的水平！这在建筑上可行性值得商榷。此外，楼梯构件截面增大后，楼梯间抗侧刚度增大，在水平地震作用下将“吸收”更多的地震力，反而使这部分的受力更为不利，加大了这部分的潜在危险性。

对于方案二，弱化楼梯的“斜撑”效应后，将使得楼梯在水平地震作用下的受力简化，我们原先结构计算分析和设计的假定也将能够在一定程度上继续适用。另一方面，在地震作用下，楼梯构件的受力状态越简单，对于保护楼梯构件将越有利，这对于保证大震时人民生命安全具有较高的意义。

要削弱楼梯在水平地震作用下的“斜撑”效应，宜首先从构造措施和楼梯构件的连接条件上考虑。造成楼梯“斜撑”效应的根本原因在于楼梯板与楼面板、休息平台板以及楼梯梁的连接条件上，这个边界条件一般为现浇（即刚接）。在水平地震作用下，楼面板、休息平台板水平位移不一致，产生位移差，从而导致楼梯板出现受拉、受压状态。计算发现，楼梯板的轴力对这个相对位移差相当敏感（即很小的位移差就将导致楼梯板产生巨大的轴力）。因此，从构造措施角度我们宜首先考虑弱化这个边界条件，将这个约束“释放”掉，“滑动支承”是个好方法。此外，我们甚至还可以考虑将耗能减震技术应用到楼梯构件的抗震问题上。新型楼梯形式的出现还需要结构设计师和建筑设计师的共同合作。

对于地震区尚在设计中的建筑，在地震作用下出现的楼梯问题上，我们在结构分析和设计时不宜“以硬抗硬”，宜多考虑构造措施和概念设计，削弱楼梯出现的“斜撑”效应。对于地震区已建成的既有建筑，我们宜考虑在楼梯构造上的处理和改造加固。建议抗震规范将楼梯构件的抗震等级较主体结构提高一级考虑，以体现楼梯作为大震时人员疏散通道的功能的重要性。