樓梯設計的一些體會

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 關于樓梯的設計，一直以來，論壇上不斷有帖子提出各種問題?，F(xiàn)就個人的體會，貼出來供各位網(wǎng)友參考，并歡迎批評指正。

    先看看規(guī)范的相關條文及說明： 抗震規(guī)范： 3.6.6 利用計算機進行結構抗震分析，應符合下列要求： 1 計算模型的建立、必要的簡化計算與處理，應符合結構的實際工作狀況，計算中應考慮樓梯構件的影響。 條文說明： 2008 年局部修訂，注意到地震中樓梯的梯板具有斜撐的受力狀態(tài)，增加樓梯構件的計算要求：針對具體結構的不同，“考慮”的結果，樓梯構件的可能影響很大或不大，然后區(qū)別對待，樓梯構件自身應計算抗震，但并不要求一律參與整體結構的計算。 6.1.15 樓梯間應符合下列要求： 1 宜采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓梯。 2 對于框架結構，樓梯間的布置不應導致結構平面特別不規(guī)則；樓梯構件與主體結構整澆時，應計入樓梯構件對地震作用及其效應的影響，應進行樓梯構件的抗震承載力驗算；宜采取構造措施，減少樓梯構件對主體剛度的影響。 3 樓梯間兩側填充墻與柱之間應加強拉結。 條文說明：     本條是新增的。發(fā)生強烈地震時，樓梯是重要的緊急逃生豎向通道，樓梯間（包括樓梯板）的破壞會延誤人員撤離及救援工作，從而造成嚴重傷亡，本次修訂增加了樓梯的抗震設計要求。對于框架結構，樓梯構件與主體結構整澆時，梯板起到斜支撐的作用，對結構剛度、承載力、規(guī)則性的影響比較大，應參與抗震計算；當采取措施，如梯板滑動支承于平臺板，樓梯構件對于結構剛度等的影響較小，是否參與整體抗震計算差別不大。對于樓梯間設置剛度足夠大的抗震墻的結構，樓梯構件對結構剛度的影響較小，也可不參與整體抗震計算。 高規(guī)： 6.1.4 抗震設計時，框架結構的樓梯間應符合下列要求： 1 樓梯間的布置應盡量減小其造成的結構平面不規(guī)則； 2 宜采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓梯，樓梯結構應有足夠的抗倒塌能力； 3 宜采取構造措施減小樓梯對主體結構的影響； 4 當鋼筋混凝土樓梯與主體結構整體連接時，應考慮樓梯對地震作用及其效應的影響，并應對樓梯構件進行抗震承載力驗算。   條文說明：     2008年汶川地震震害進一步表明，框架結構中的樓梯及周邊構件破壞嚴重。本次修訂增加了樓梯的抗震設計要求。抗震設計時，樓梯間為主要疏散通道，其結構應有足夠的抗倒塌能力，樓梯應作為結構構件進行設計?？蚣芙Y構中樓梯構件的組合內力設計值應包括地震作用效應的組合，樓梯梁、柱的抗震等級應與所在的框架結構相同。     框架結構中，鋼筋混凝土樓梯自身的剛度對結構地震作用和地震反應有著較大的影響。若樓梯布置不當會造成結構平面不規(guī)則，抗震設計時應盡量避免出現(xiàn)這種情況。 震害調查中發(fā)現(xiàn)框架結構中的樓梯板破壞嚴重，被拉斷的情況非常普遍，因此應進行抗震設計，并加強構造措施，宜采取雙排配筋。 規(guī)范透露的信息： 1.紅色字體表明，并不是樓梯都要參與整體計算，但樓梯本身要按抗震構件進行設計。這是整體和局部的區(qū)別； 2.藍色字體指出需要或者不需要進行抗震整體計算的類型； 3.紫色字體給出的的是樓梯的抗震措施，注意高規(guī)明確提出樓梯抗震等級與框架結構相同。 再看看論壇上視為“圣經(jīng)”的朱炳寅所著的《建筑抗震設計規(guī)范應用與分析》及《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程應用與分析》中的說法 文中說法與規(guī)范是一致的，但抗震構造措施更為明確，比如梯板配筋率、梯梁梯柱的要求等等，可供設計參考。 再來討論一下樓梯采用滑動支座設計時的幾個問題： 1.抗震等級的問題： 雖然高規(guī)條文說明里明確了樓梯的抗震等級同框架，但有一種觀點認為，那是針對與主體結構整澆在一起，沒有采用滑動支座設計的樓梯。樓梯采用了滑動支座，其受到地震影響相對主體來說要小，因此抗震等級應降低。如對樓梯滑動支座研究較多的西南院就提出：6度為4級；7~8度為3級。這種提法有一定道理，但鑒于目前各地施工圖審查的要求及水平并不一致，穩(wěn)妥的辦法還是按照規(guī)范的要求執(zhí)行。 2.滑動梯板的滑動端由于水平力產(chǎn)生的豎向支撐力問題 采用滑動支座的樓梯，梯板的斜撐作用對框架主體的影響被釋放，但影響并未完全消除，體現(xiàn)在水平地震作用下，梯板會受到支撐力（想象一下，地震水平力作用下，滑動的梯段板會“頂”平臺板）。這個作用力設計時不應忽視。西南院給出的參考：7度按12kN/m；8度按25kN/m；9度按50kN/m考慮。 3.振動臺試驗 采用滑動支座的樓梯在振動臺試驗的一段時間內出現(xiàn)梯板與滑動端分離的現(xiàn)象（即梯段板表現(xiàn)為懸挑板）。相關試驗成果在近期《建筑結構學報》上會有刊出。梯段板非滑動端由于配了一定的上部鋼筋，出現(xiàn)這樣的情況也是正常的；另外由于振動臺試驗的模型相對簡單，實際工程中，滑動端一側的主體結構剛度、非滑動端一側的主體結構剛度各不相同，造成水平地震作用下的變形也不相同。究竟會出現(xiàn)梯板“頂”平臺板，還是梯板脫離平臺板，各個工程情況不一。設計時可取非滑動端支座彎矩系數(shù)為1/16進行配筋，這樣結合上述第2條，均有所保證（據(jù)說11G101-2已有相應更正版）。       4.梯段板的斜撐作用     可以看出，樓梯無論是否進行整體計算，規(guī)范里都是在強調樓梯的“斜撐作用”，也是因為這個原因，國標圖集11G101-2里僅給出兩種簡單的滑動支座樓梯做法，其它的（如折板式樓梯）因受力更為復雜，目前尚無成果，設計時要想做成滑動，只能對樓梯進行調整，這不能不說是種遺憾。另外，考慮梯板平面外受力，參考深梁做法，在梯板兩側外緣設置了加強鋼筋，只能說，這屬于概念設計的范疇，至于在另一方向地震作用下，這種做法到底有多大作用，只能說，“誰用誰知道”。       最后，作為本文的結尾，樓梯采用滑動支座的設計，從“放”的概念上為設計人員提供了一種方法，雖然目前還存在很多不足，但相信隨著研究的不斷深入，這個方法會不斷完善。