曹澤民

摘要：目前，人們?cè)絹?lái)越關(guān)心房屋住宅的質(zhì)量與品位。抗震性、安全性和耐久性作為建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量的衡量依據(jù)，更是得到社會(huì)各界一致重視，這也促使了我國(guó)建筑施工技術(shù)和設(shè)計(jì)的突破性發(fā)展。本文就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，樓梯設(shè)計(jì)對(duì)建筑抗震的影響進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計(jì)；樓梯設(shè)計(jì)；抗震；耐久性；功能；安全

我國(guó)幅員遼闊、地質(zhì)復(fù)雜的特征，在西北、東北等地區(qū)的地殼運(yùn)動(dòng)非常頻繁，經(jīng)常會(huì)發(fā)生震級(jí)較高的地震災(zāi)害，就新中國(guó)成立至今所發(fā)生的重大地震就有唐山、汶川、玉樹等，這些地震不僅造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，更是造成嚴(yán)重人員傷亡。就這些人員傷亡問(wèn)題分析，主要是因?yàn)榻ㄖ顾斐傻摹６鴺翘葑鳛榈卣鹬惺枭⑷巳旱闹饕緩?，?yīng)當(dāng)引起廣大設(shè)計(jì)人員的重視，通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)軟件和方法來(lái)提高樓梯設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，確保設(shè)計(jì)安全。

1、樓梯對(duì)建筑主體結(jié)構(gòu)的影響

樓梯在建筑物主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，不僅承擔(dān)著自身應(yīng)力傳遞作用，而且影響建筑結(jié)構(gòu)主體。具體來(lái)說(shuō)，因?yàn)闃翘菰诮ㄖY(jié)構(gòu)中不但要承擔(dān)建筑物正常運(yùn)營(yíng)的功能需要，而且還要承擔(dān)自身應(yīng)力傳遞和豎向構(gòu)件的主體結(jié)構(gòu)影響兩方面要求，因此在設(shè)計(jì)中我們需要從下面兩個(gè)方面入手。

1.1樓梯應(yīng)力傳遞給建筑主體結(jié)構(gòu)的影響

在我國(guó)一些地震較為頻發(fā)的地區(qū)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，通常都提前由專業(yè)地質(zhì)研究人員對(duì)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件、地震發(fā)生原因以及災(zāi)害的大小進(jìn)行勘查與調(diào)查，從這些調(diào)查數(shù)據(jù)中提取出符合建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求的內(nèi)容，從而制定出科學(xué)的設(shè)計(jì)方案。樓梯作為建筑結(jié)構(gòu)中不可忽視的一部分，對(duì)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)抗震能力有著非常重要的影響，其一方面涉及到建筑結(jié)構(gòu)鋼度與樓梯的大小布置，另外還包含建筑物墻體抗震、框剪抗震等自身剛度的要求。面對(duì)這些問(wèn)題，可以說(shuō)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，墻體抗震力度和剛度越好，強(qiáng)震性能越好，建筑結(jié)構(gòu)的整體性也就越好，這個(gè)時(shí)候?qū)τ跇翘萁Y(jié)構(gòu)的剛度便成為一個(gè)可有可無(wú)的額問(wèn)題，此時(shí)的樓梯對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響甚至可以忽略不計(jì)。由此可見，在樓梯設(shè)計(jì)中，樓體自身應(yīng)力傳遞只要得到有效保證，那么建筑結(jié)構(gòu)的抗震性也會(huì)大大提升。

在建筑結(jié)構(gòu)的主體設(shè)計(jì)中如果采用框架結(jié)構(gòu)、裝配式結(jié)構(gòu)，這個(gè)時(shí)候在砌體施工和設(shè)計(jì)的時(shí)候，對(duì)砌體施工要高度重視，此時(shí)的建筑物主體結(jié)構(gòu)應(yīng)力都處于彈性工作狀態(tài)，這個(gè)時(shí)候填充墻、砌體以及承重墻的開裂程度如果不是很大，那么此時(shí)對(duì)于樓梯剛度對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響也不是很大。但要注意，一旦出現(xiàn)墻體開裂程度超過(guò)防裂要求或者遇到世所罕見的大地震的時(shí)候，墻體結(jié)構(gòu)會(huì)瞬間進(jìn)入到彈塑性狀態(tài)，此時(shí)墻體的剛度容易下降，樓梯的剛度在這個(gè)時(shí)候便會(huì)發(fā)揮重大的支撐作用。

1.2樓梯豎向構(gòu)件對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響

在樓梯自身應(yīng)力傳遞中，豎向構(gòu)件往往都會(huì)出現(xiàn)短柱或者錯(cuò)層的現(xiàn)象，這個(gè)時(shí)候建筑設(shè)計(jì)師為了提升建筑物的美觀性和整體性，往往都是在樓梯設(shè)計(jì)中布置一些簡(jiǎn)單的豎向構(gòu)件。具體來(lái)說(shuō)，為了保證豎向構(gòu)件應(yīng)力傳遞要求，通常都是將地震作用的最終計(jì)算目標(biāo)作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)建筑物可能出現(xiàn)的恒載、活載的應(yīng)力傳遞以及變化做了相應(yīng)的改變。在設(shè)計(jì)中，值得我們注意的是，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的荷載小于樓梯間所承擔(dān)的荷載，那么在不考慮樓梯計(jì)算結(jié)果的條件下要對(duì)建筑物的整體性和剛度給予重視，提高墻體的剛度以及質(zhì)心重合程度。

在建筑物的前期規(guī)劃和設(shè)計(jì)工作中，大多企業(yè)設(shè)計(jì)工作人員為了提高設(shè)計(jì)效率，很少直接去工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘查，也不會(huì)根據(jù)現(xiàn)有的工程規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和條件進(jìn)行計(jì)算，通常都是先判斷樓梯結(jié)構(gòu)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的整體影響大小，然后針對(duì)不同的工程主體結(jié)構(gòu)、施工標(biāo)準(zhǔn)和方法計(jì)算抗震等級(jí)和方法。而在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的樓體抗震設(shè)計(jì)中，除了需要重視上述問(wèn)題之外，還要根據(jù)建筑物施工情況、施工標(biāo)準(zhǔn)以及使用功能等要求來(lái)進(jìn)行計(jì)算，加強(qiáng)樓梯間與填充墻之間漸的主體結(jié)構(gòu)拉結(jié)施工。

2、樓梯設(shè)計(jì)規(guī)范分析

我國(guó)是一個(gè)地震多發(fā)的國(guó)家，且地震災(zāi)害本身有著不確定性、不明確性以及危害大的特征，尤其在一些地震等級(jí)較大的情況下，地震應(yīng)力帶來(lái)的建筑結(jié)構(gòu)破壞非常大，由此引發(fā)的建筑物倒塌事故也不在少數(shù)，給人們生命財(cái)產(chǎn)安全造成巨大威脅。但是就我國(guó)目前的地震預(yù)測(cè)系統(tǒng)和預(yù)警等級(jí)而言，不管是設(shè)備還是計(jì)算理論都存在一定的不足，建筑抗震計(jì)算結(jié)果和計(jì)算方法還顯得十分粗糙，不少設(shè)計(jì)工作人員為了追求計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，往往都經(jīng)注意力集中在計(jì)算公式、計(jì)算方法和工具的選擇上，導(dǎo)致計(jì)算工作與當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件不符，最終造成計(jì)算結(jié)果的不合理、不科學(xué)現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2.1《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中的相關(guān)條例

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中第3.6.6 條提出，建筑抗震設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮樓梯豎向構(gòu)件的影響，計(jì)算模型的建立、必要的簡(jiǎn)化計(jì)算與處理等都要符合建筑主體結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀況；第6.1.8 條針對(duì)框架-抗震墻結(jié)構(gòu)和板柱-抗震墻結(jié)構(gòu)中的抗震墻設(shè)置，提出了樓梯間宜設(shè)置抗震墻，但不宜造成較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的要求；第6.1.15 條就樓梯設(shè)計(jì)做出了具體規(guī)定，樓梯宜采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土，樓梯構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)整體現(xiàn)澆時(shí)，應(yīng)計(jì)入樓梯構(gòu)件對(duì)地震作用及其效應(yīng)的影響，對(duì)樓梯構(gòu)件的抗震承載力進(jìn)行驗(yàn)算，對(duì)于框架結(jié)構(gòu)，樓梯間的布置不應(yīng)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)平面特別不規(guī)則，適合采取構(gòu)造措施，減少樓梯構(gòu)件對(duì)主體結(jié)構(gòu)剛度的影響，且樓梯間兩側(cè)填充墻與柱之間應(yīng)加強(qiáng)拉結(jié)；第13.3.4 條則針對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的砌體填充墻提出了用鋼絲網(wǎng)砂漿面層加強(qiáng)樓梯間和人流通道的圍護(hù)墻的要求。

2.2《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中的相關(guān)條例

《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的第6.1.4、6.1.5、8.1.7 條與《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中提出的基本要求相同，不同之處在于，第6.1.5 條第 4 款針對(duì)樓梯間的砌體填充墻作了更為細(xì)致的要求：樓梯間采用砌體填充墻時(shí)，應(yīng)設(shè)置間距不大于層高且不大于 4m 的鋼筋混凝土構(gòu)造柱，并應(yīng)采用鋼絲網(wǎng)砂漿面層加強(qiáng)。

3.探析加強(qiáng)樓梯抗震性的有效措施

樓梯設(shè)計(jì)的科學(xué)性直接影響著建筑的抗震功能，因此，在建筑前期規(guī)劃中，設(shè)計(jì)師們應(yīng)該充分考慮樓梯設(shè)計(jì)的規(guī)范性和合理性，根據(jù)建筑主體結(jié)構(gòu)與樓梯的剛度大小，采取相應(yīng)的設(shè)計(jì)措施來(lái)加強(qiáng)抗震性。具體來(lái)說(shuō)，樓梯應(yīng)該盡量避免裝配式結(jié)構(gòu)，現(xiàn)澆式或者裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用較為廣泛。對(duì)于框架結(jié)構(gòu)，應(yīng)該在遵循我國(guó)目前所規(guī)范的條例下，多注意樓梯與建筑主體結(jié)構(gòu)之間互相影響的問(wèn)題，在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)則性判斷和位移計(jì)算時(shí)，應(yīng)采用包絡(luò)設(shè)計(jì)的方法，構(gòu)件設(shè)計(jì)則需要在考慮樓梯作用的情況下，再?zèng)Q定是否將其計(jì)入設(shè)計(jì)。對(duì)于抗震墻結(jié)構(gòu)等主體結(jié)構(gòu)剛度大、整體性較好的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)師們一般不考慮樓梯的影響，但是在結(jié)構(gòu)平面布置時(shí)，應(yīng)重視樓梯間周圍的豎向構(gòu)件位置的合理性，比如電梯井等，這樣才能在減小建筑主體結(jié)構(gòu)影響的同時(shí)，保護(hù)樓梯構(gòu)件的正常運(yùn)作。當(dāng)建筑底層沒(méi)有設(shè)置地下室時(shí)，樓梯應(yīng)該避免直接支撐在孤立梁上，因?yàn)榈卣饡r(shí)樓梯板吸收的水平地震作用在樓梯梁處的水平傳力路徑非常容易中斷，這樣就會(huì)極大減小樓板的承受能力，造成安全事故[4]。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，樓梯的自身傳力和豎向構(gòu)件對(duì)建筑的抗震能力有著直接影響，因此，建筑設(shè)計(jì)師們應(yīng)該多根據(jù)工程的實(shí)際情況，對(duì)樓梯進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，以此提高抗震計(jì)算的準(zhǔn)確性，從而加強(qiáng)建筑的抗震性能，減少地震災(zāi)害中人身財(cái)產(chǎn)安全事故，這也是我國(guó)科學(xué)發(fā)展觀貫徹落實(shí)的重要部分，是可持續(xù)發(fā)展的保障之一。

參考文獻(xiàn)：

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[4]李鈞.樓梯在建筑結(jié)構(gòu)抗震中的作用研究與計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)[D].湖南大學(xué)，2011.