楼梯抗震设计探讨

楼梯作为建筑的竖向通道，其重要性不言而喻。然而在历次的地震中，研究人员都发现，在很多主体结构完好的情况下，楼梯结构遭到了很大的破坏。轻微破坏者，楼梯板出现条水平裂缝，平台梁板出现剪切裂缝；震害严重者，楼梯板完全拉断，楼梯梁在两端和跨中出现明显破坏，钢筋暴露，混凝土保护层压碎、剥落。承担逃生通道的楼梯，并没有在自然灾害面前发挥其应有的功能。

楼梯作为建筑的竖向通道，其重要性不言而喻。然而在历次的地震中，研究人员都发现，在很多主体结构完好的情况下，楼梯结构遭到了很大的破坏。

轻微破坏者，楼梯板出现条水平裂缝，平台梁板出现剪切裂缝；震害严重者，楼梯板完全拉断，楼梯梁在两端和跨中出现明显破坏，钢筋暴露，混凝土保护层压碎、剥落。

承担逃生通道的楼梯，并没有在自然灾害面前发挥其应有的功能。

汶川地震以前的结构设计时很少考虑楼梯参与抗震计算，仅对楼梯进行静力分析和设计，然后将楼梯作为荷载加到主体结构上，对主体结构进行抗震计算分析。

事实上，楼梯作为斜撑构件对框架结构提供了较大的抗侧移刚度，分担了框架结构所承受的地震作用。

在水平地震的往复作用下，楼梯板承受往复拉压作用，楼梯梁和板由于承受弯矩、剪力和扭矩作用，处于复杂的受力状态，从而会导致楼梯梁在两端和跨中破坏，混凝土酥碎，钢筋扭曲变形。

一、规范的有关要求及理解：

1、2010版《建筑抗震设计规范》要求：

3.6.6条第1款计算模型的建立、必要的简化计算与处理，应符合结构的实际工作状况，计算中应考虑楼梯构件的影响。条文说明中进一步指出：针对具体结构的不同，“考虑”的结果，楼梯构件的可能影响很大或不大，然后区别对待。楼梯构件自身应计算抗震，但并不要求一律参加整体结构的计算。

6.1.15条楼梯间应符合下列要求：

1 宜采用现浇钢筋混凝土楼梯。
2 对于框架结构，楼梯间的布置不应导致结构平面特别不规则；楼梯构件与主体结构整浇时，应计入楼梯构件对地震作用及其效应的影响，应进行楼梯构件的抗震承载力验算；宜采取构造措施，减少楼梯构件对主体结构刚度的影响。
3 楼梯间两侧填充墙与柱之间应加强拉结。

13.3.4条第5款楼梯间和人流通道的填充墙，尚应采用钢丝网砂浆面层加强。

2、2010版《高层建筑混凝土结构设计技术规程》要求

6.1.4、6.1.5条提出了与《建筑抗震设计规范》基本相同的要求。

6.1.5条第4款高于抗规要求：楼梯间采用砌体填充墙时，应设置间距不大于层高且不大于4m的钢筋混凝土构造柱，并应采用钢丝网砂浆面层加强。

3、不同结构形式楼梯间影响的区别

框架结构：

对结构整体和构件均有较大影响。

剪力墙结构：

对整体的影响忽略不计，当楼梯间墙肢较弱时，对这些墙肢可能有一定的影响。

框剪结构：

尽可能根据《建筑抗震设计规范》6.1.8条或《高层建筑混凝土结构设计技术规程》8.1.7条，结合楼梯间布置剪力墙，楼梯间按剪力墙结构考虑，当楼梯间布置在框架部分时，对整体影响可能不大，对楼梯构件有一定影响，宜按框架结构考虑。

二、楼梯间布置的建议：

楼梯间的布置应当有利于人员疏散，尽量减少其造成的结构平面特别不规则。楼梯间与主体结构之间应当有足够可靠的传递水平地震力的构件，四角宜设竖向抗侧力构件。

对混凝土结构体系，应在其楼梯间周边设置抗震墙。设置抗震墙可能导致结构平面特别不规则的框架结构，可采用休息平台与主体脱开，或将梯板设计为滑动支承于平台梁（板）上，减少楼梯构件对结构刚度的影响。滑动连接可采用上端固接，下端滑动，避免滑移碰撞、脱落的问题。

楼梯间采用砌体填充墙时，按规范要求设置构造柱、钢丝网面层。

三、楼梯构件抗震设计建议：

（一）楼梯与主体结构整浇的框架结构（包括梯间四周未用剪力墙和连梁围合的框-剪结构）：

1、纵向面筋拉通且不小于最小配筋率，底、面纵筋均按充分考虑钢筋抗拉强度的要求锚固；
2、梯板按斜支撑构件设计，板厚不宜小于1/25计算板跨，不宜小于140mm，每层钢筋不宜小于d10@150（参考上海指导意见及图集16G101-2）；

3、梯板两侧设置纵向暗梁，宽度取1.5倍梯板厚度，暗梁纵筋一、二级不少于6d12，三、四级不少于4d12，纵筋直径不小于梯板纵筋直径，纵筋间距不应大于梯板纵筋间距，箍筋不小于d6@200【图集16G101-2第8页】；

4、梯板双层钢筋网之间设置间距不小于d6@600的拉筋；分布筋末端弯直钩伸至对边【图集16G101-2第46页】

5、梯柱截面不宜小于墙厚x400mm，纵筋不小于4d16，箍筋全高加密。梯梁箍筋全长加密。

（二）楼梯滑动支承于平台板的框架结构：

1、纵向面筋拉通且不小于最小配筋率，底、面纵筋均按充分考虑钢筋抗拉强度的要求锚固；梯板侧面附加纵筋不小于2d16且不小于梯板纵筋直径【图集16G101-2第42、44页】。
2、梯板双层钢筋网之间设置间距不小于d6@600的拉筋；分布筋末端弯直钩伸至对边【图集16G101-2第42、44页】；

3、梯梁加强抗剪抗扭构造，箍筋全长加密，腰筋不小于N2d14；梯柱截面不宜小于墙厚x400mm，纵筋不小于4d16，箍筋全高加密。

（三）休息平台与主体脱开的框架结构：

减小楼梯对主体结构影响的隔离措施除了采用滑动支座，还可将中间休息平台采用挑板，与主体结构脱开。梯段构造可参考楼梯与主体结构的做法。

（四）剪力墙结构、筒体结构以及梯间四周用剪力墙和连梁围合的框-剪结构：

1、纵向面筋拉通且不小于最小配筋率，底、面纵筋均按充分考虑钢筋抗拉强度的要求锚固；
2、梯板厚h＜150时分布筋末端可不弯钩；h≥150时分布筋弯直钩伸至对边【GB50010-2010第9.1.10条】，梯板双层钢筋网之间设置间距不小于d6@600的拉筋；

3、梯柱截面不宜小于墙厚x400mm，纵筋不小于4d16，箍筋全高加密。梯梁箍筋全长加密，设抗扭腰筋。

（五）底层孤独梁设计：

无地下室时，当底层楼梯直接支承在孤独的楼梯梁上时，梯梁无法承担梯板传来的水平推力，常在孤独梁处发生破坏，应适当加大楼梯梁的平面外配筋并箍筋加密。

（六）楼梯间构件抗震承载力验算要求：

1、与楼梯构件相连的框架柱、框架梁，应计入楼梯构件附加的地震内力（尤其是轴力和剪力），箍筋全长加密；
2、与楼梯构件不相连的框架柱、框架梁，可按不计入楼梯构件的情况设计；
3、梯板应计入地震轴力和面内弯矩的影响，按偏心受拉、偏心受压构件计算，按双层配筋设计；
4、连接梯板和框架的休息平台梁应计入地震轴力影响，按压弯或拉弯构件设计；支承梯板的平台梁应按拉弯剪构件设计。
5、支承平台梁的梯柱应取平台梁的轴向力作为剪力进行设计