竇立軍，王 維，李穎超，許明玉

（長(zhǎng)春工程學(xué)院，長(zhǎng)春130012）

0 引言

樓梯間作為主要的安全通道，確保能在地震中發(fā)揮其應(yīng)有的功能，設(shè)計(jì)和施工時(shí)要達(dá)到其功能的要求外，還應(yīng)采取必要的抗震措施達(dá)到抵抗地震作用的能力。

震害資料表明，樓梯的破壞主要分樓梯間墻體破壞、梯梁破壞、梯段板破壞和梯柱破壞，本文結(jié)合樓梯的破壞機(jī)理提出了幾點(diǎn)抗震措施，完善設(shè)計(jì)方法和構(gòu)造措施，避免震害的傷亡和損失。

1 樓梯設(shè)計(jì)抗震措施

1.1 樓梯間墻體抗震措施

地震時(shí)，樓梯間較為薄弱，由于樓梯平面內(nèi)梯段板和平臺(tái)板的作用近似于K型或X型支撐，增大樓梯間的剛度，分擔(dān)了較大的地震力，缺少必要的連接和錨固措施，導(dǎo)致樓梯間墻體比其他墻體破壞嚴(yán)重（圖1）。GB 50011—2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》［1］在3.7.3條補(bǔ)充規(guī)定“附著于樓、屋面結(jié)構(gòu)上的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，以及樓梯間的非承重墻體，應(yīng)采取與主體結(jié)構(gòu)可靠連接或錨固等避免地震時(shí)倒塌傷人或砸壞重要設(shè)備的措施”。

樓梯間墻體應(yīng)符合以下要求：（1）樓梯間橫墻和外墻應(yīng)沿墻高每隔500mm設(shè)2Φ6通長(zhǎng)鋼筋［2］；（2）樓梯間墻體應(yīng)在休息平臺(tái)或樓層半高處設(shè)置60mm厚的鋼筋混凝土帶或配筋磚帶等加強(qiáng)措施。

圖1 樓梯間墻體破壞

1.2 梯梁抗震措施

由于梯梁是彎、剪、扭共同作用的受力構(gòu)件，地震作用產(chǎn)生的內(nèi)力超過(guò)其承載能力，混凝土過(guò)早碎裂，鋼筋屈服，梯梁兩端發(fā)生剪扭、剪切破壞（圖2），跨中梯井處由于應(yīng)力集中導(dǎo)致梯梁開(kāi)裂與梯段板拉開(kāi)。

圖2 樓梯梯梁破壞

梯梁作為支撐休息平臺(tái)的受力構(gòu)件之一，設(shè)計(jì)截面面積較小，應(yīng)適當(dāng)加大截面面積。沿側(cè)向設(shè)置構(gòu)造鋼筋，梯梁全長(zhǎng)箍筋加密，不應(yīng)小于Φ8＠150，跨中梯井處箍筋間距不應(yīng)大于50mm，加強(qiáng)抗剪抗扭構(gòu)造，提高承載能力。

1.3 梯段板抗震措施

在豎向荷載作用下，孤立的梯段板類(lèi)似于斜板，屬于受彎構(gòu)件；而在水平作用力下，把樓梯間放在整個(gè)結(jié)構(gòu)中來(lái)看，梯段板又具有斜撐的作用，具有拉桿和壓桿的性質(zhì)。梯段板承擔(dān)彎矩，還承擔(dān)偏離軸心的偏心力。通常在距休息平臺(tái)1／4～1／3跨處拉斷（圖3）。

圖3 樓梯梯段板破壞

梯段板應(yīng)計(jì)入豎向荷載產(chǎn)生的彎矩影響，按偏心受拉、壓構(gòu)件來(lái)設(shè)計(jì)。適當(dāng)增加板厚不應(yīng)小于120mm，負(fù)彎矩鋼筋應(yīng)通常設(shè)置并提高配筋率配置雙向雙層鋼筋，保證傳遞水平荷載所需要的剛度，滿足承載力要求。

1.4 梯段板下端設(shè)置滑動(dòng)支座抗震措施

北京工業(yè)大學(xué)朱玉玉［3］選取典型的普通框架結(jié)構(gòu)底層樓梯間單元和一種設(shè)置滑動(dòng)支座（圖4）的框架樓梯間單元為研究對(duì)象，其中樓梯為常用的雙跑板式樓梯。通過(guò)兩種空間樓梯間試件的兩點(diǎn)水平加載擬靜力試驗(yàn)，研究分析二者的破壞過(guò)程與破壞特征、承載力、變形性能、耗能能力、剛度退化以及滑動(dòng)支座的效果等抗震性能。

圖4 滑動(dòng)支座做法

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：普通框架樓梯間的樓梯構(gòu)件參與抗側(cè)力工作，一方面，樓梯各構(gòu)件形成斜向支撐內(nèi)力較大，作為第一道抗震防線首先開(kāi)裂，均發(fā)生不同程度的破壞；另一方面，受樓梯的影響，框架結(jié)構(gòu)中休息平臺(tái)側(cè)的框架柱易形成短柱，框架平面內(nèi)的框架梁在其與平臺(tái)板相連段承受梯板傳來(lái)的斜向力較大，易發(fā)生剪切破壞。設(shè)置滑動(dòng)支座的框架樓梯間的滑動(dòng)支座將樓梯構(gòu)件間的傳力途徑斷開(kāi)，其破壞機(jī)制與純框架較相似，樓梯的梯板、平臺(tái)板基本沒(méi)有開(kāi)裂，保證了樓梯作為安全島的疏散、救援功能。表明滑動(dòng)支座的滑動(dòng)性能良好，能有效地改變樓梯間的受力狀態(tài)。

分析對(duì)比兩種框架樓梯間的試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：普通框架樓梯間的樓梯參與抗側(cè)力工作，提高了結(jié)構(gòu)的承載力和剛度，但變形和耗能能力較小，延性也較差；而設(shè)置滑動(dòng)支座的框架樓梯間的承載力和剛度雖有所減小，但變形性能和延性好，能發(fā)生較大的塑性變形，表明滑動(dòng)支座改變了框架樓梯間的后期抗震性能。在梯段板下端設(shè)置滑動(dòng)支座也是一種有效的抗震措施。

1.5 梯柱抗震措施

梯柱傳遞豎向荷載到框架梁上，由于休息平臺(tái)的影響，容易形成“短柱”延性較差，發(fā)生剪切破壞（圖5）。休息平臺(tái)與層高處的水平位移差使得樓梯柱受剪，梯梁的扭矩傳遞也使得梯柱受扭，梯柱很容易發(fā)生嚴(yán)重破壞。

圖5 樓梯梯柱破壞

梯柱應(yīng)按照彎剪扭構(gòu)件來(lái)設(shè)計(jì)，提高抗剪、抗扭承載力。為了避免梯柱形成“短柱”后過(guò)早破壞，應(yīng)提高混凝土標(biāo)號(hào)，加大體積配箍率，沿柱的全高進(jìn)行加密或使用復(fù)合螺旋箍筋等措施，并控制其剪壓比［4］，避免混凝土柱過(guò)早地發(fā)生脆性破壞而使箍筋不能充分發(fā)揮其作用。

2 結(jié)語(yǔ)

樓梯在抵抗地震作用時(shí)極其脆弱，承擔(dān)的地震作用超過(guò)承載能力，不能發(fā)揮它的功能。樓梯的受力情況特別復(fù)雜，目前規(guī)范僅將梯段板和梯梁作為單純受彎構(gòu)件，梯柱作為受壓構(gòu)件來(lái)設(shè)計(jì)，實(shí)際在地震作用中梯段板不僅承受彎矩還傳遞軸力；梯梁即承受彎矩還承受剪力和扭矩；梯柱承擔(dān)軸力、剪力和扭矩。通過(guò)完善設(shè)計(jì)方法，增加抗震措施，來(lái)提高樓梯的抗震性能。

［1］GB 50011—2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

［2］王俊鋒，王澤軍.樓梯間和樓梯的抗震設(shè)計(jì)淺議［J］.山西建筑，2009，35（3）：98－99.

［3］朱玉玉.鋼筋混凝土框架樓梯間抗震性能擬靜力試驗(yàn)研究［D］.北京：北京工業(yè)大學(xué)，2012.

［4］張風(fēng)亮，范娜，張晏文，等.淺談樓梯的抗震分析和設(shè)計(jì)分析［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2010（40）：134－135.