抗震設計樓梯參與結構計算的分析探討

盧凱亮

（廣東省建筑設計研究院，廣東 廣州 510630）

為了提高建筑工程整體結構的抗震性能、提高建筑物震后的通行能力，我國在2008年汶川震后對《建筑抗震設計規范》進行了修訂。新規范中明確了對樓梯構建的計算要求與分析要求。規范條文說明中進一步指出了樓梯構建與主體結構整澆時，梯板起到斜支撐作用，對結構剛度、承載力、規則性的影響較大，因此，必須參與抗震計算。而且，作為樓梯的結構組成，樓梯間的抗震設計也是現代建筑工程設計過程中所要計算并考慮的重要因素。現代建筑工程的設計過程中需要針對樓梯抗震設計將其與結構計算進行整體分析與計算，以此實現建筑工程抗震性、實現建筑工程抗震設計的目的。

1 抗震設計樓梯參與結構計算的重要意義

在現代建筑工程的設計中，鋼筋混凝土框架結構所具有的優勢使得其在現代建筑工程的設計中有著極為廣泛的應用。在鋼筋混凝土框架結構中，樓梯能夠對樓梯間結構起到斜撐作用，增加主體結構的剛度。在傳統的結構設計中，由于計算方式與設計理論的限制使得樓梯及樓梯間不參與整體結構的計算。隨著現代建筑設計理論的日趨成熟以及建筑物抗震等級要求的不斷提高，建筑工程抗震樓梯設計參與整體結構計算已經納入相關規范要求。在抗震樓梯與樓梯間增加剛度的同時，還應與水平隔板、樓蓋板等做好鏈接，以此形成整體、提高建筑物的抗震性能。在汶川地震震后調查中，樓梯梯段板斷裂的情況非常普遍，嚴重影響了震后的自救與救災。而且，樓梯系統的斷裂也造成了對主體結構抗震性能的影響，造成了余震中建筑物抗震性能的下降。

2 抗震設計樓梯參與結構計算的分析

2.1 抗震設計樓梯參與結構計算效果分析

在進行抗震設計樓梯參與結構計算過程中，首先要對樓梯結構進行選型，同時對其輸入合適的地面運動。運用計算方式對動力非線性反應進行分析根據建筑工程整體結構以及相關設計規范選用常用樓梯結構形式，在此基礎上進行荷載取值的分析。綜合考慮外框架線荷載、內框架線荷載等。對于降雪量較大的地域還應考慮雪荷載，風力較大區域還應根據建筑結構特點選擇是否進行風荷載計算等。做好上述分析與計算工作后，還應進行內力的計算。考慮現澆樓板以及現澆樓梯板結構對框架梁、框架剛度的影響，并進行計算。

為了綜合分析抗震設計樓梯參與結構計算的效果，在設計與計算過程中還需要對地震作用下框架結構受力性能等問題進行計算與分析，以此實現建筑物整體結構穩定性、抗震性的提高。作為建筑物結構中的重要組成部分，樓梯抗震設計參與結構計算中應針對其技術特點進行計算與分析。針對傳統結構設計不考慮樓梯構建而分析其荷載的問題進行專項計算與分析。根據汶川震后調查結果顯示，樓梯對主體結構的抗震性能有著很大的影響。因此，現代結構計算與設計過程中應充分考慮抗震設計樓梯與主體結構間的相互作用，實現框架結構與樓梯構建的整體性、實現提高建筑物抗震性能的最終目的。

2.2 抗震設計樓梯參與結構計算作用分析

在對抗震設計樓梯參與結構計算的兩模型對比計算分析中得出，抗震設計樓梯的應用能夠使主體結構整體剛度增大，使整體結構的自振周期減小。而且，抗震設計樓梯還能夠提高整體結構的抗扭剛度。從抗震設計樓梯參與結構計算的分析與相關論證中可以看出，地震作用下抗震設計樓梯參與結構計算的結構樓層相對位移較不參與計算情況下減少很多。但是兩者在X方向樓層相對位移相差不大。Y方向位移相差較大。由此可以看出抗震設計樓梯參與結構計算后能夠有效提高整體結構的剛度、限制結構的側移。而且，在地震作用下參與結構計算的抗震設計樓梯能夠使結構層間位移減小，實現了減小結構側移的目的。因此，在現代建筑物的設計與計算過程中應加強抗震設計樓梯參與結構計算的應用，以此實現建筑物整體結構的穩定性與抗震性。

3 抗震設計樓梯參與結構計算的相關要點

在進行抗震設計樓梯參與結構計算過程中，應針對抗震設計樓梯的的相關規程開展工作。采用樓梯與主體結構整澆工藝時，樓梯布置應盡可能規則，并讓樓梯參與整體抗震計算。在這一過程中還應對樓梯構建進行抗震承載力驗算。樓梯構建應根據抗震構造要求進行相關措施，確保樓梯構架能夠滿足抗震設計以及結構計算的需求。嚴格按照縱向面筋拉通并不小于最小配筋率、梯板按斜支撐構建設計、樓板兩側設置縱向暗梁、梯板雙層鋼筋網間距控制等要求實現樓梯構件的抗震構造目的。

4 以科學的設計管理為基礎提高樓梯抗震能力

抗震設計樓梯參與結構計算的目的就是為了提高建筑物的整體結構抗震能力、提高樓梯通道的抗震能力，以此實現地震災害逃生、自救能力。針對這一需求，現代建筑工程的結構設計中應針對樓梯抗震設計對主體結構抗震能力的促進作用強化樓梯抗震設計的應用。通過樓梯抗震設計與結構計算的綜合應用提高建筑物的抗震能力、提高樓梯抗震能力。為了確保抗震設計樓梯與結構計算工作質量的提高，現代建筑工程設計單位應從自身的管理體系完善入手保障設計工作質量。通過管理體系的完善、設計人員職責的明確使抗震設計樓參與結構計算工作的質量處于受控狀態，保障設計工作能夠滿足設計目標。另外，設計單位還應針對抗震設計樓梯參與結構計算這一技術強化設計人員的培訓工作。針對這一技術的應用實現的需求，現代建筑工程設計單位還要強化抗震設計專業知識以及樓梯抗震設計參與主體結構計算相關知識的培訓與考核。以設計人員專業知識的完善、專業素質的提高作為基礎促進抗震設計樓梯參與結構計算的應用，實現我國建筑工程抗震能力提高的目的。

結論

綜上所述，現代建筑工程抗震性能的需求要求建筑工程設計過程中必須考慮抗震設計樓梯參與結構計算工作的重要性。以抗震樓梯設計對建筑物主體結構抗震性能的促進作用促進建筑物的抗震性能提升。建筑工程設計單位應根據現代建筑工程設計過程中樓梯設計對建筑物主體工程的影響強化抗震設計樓梯參與結構計算工作，實現建筑物抗震性能的提高，促進現代建筑工程設計目標的達成。同時，建筑工程設計單位還應針對傳統建筑物設計過程中不考慮樓梯抗震設計與建筑主體抗震性的相互作用，強化現代建筑工程設計理論的應用。通過抗震設計樓梯參與結構計算方式的應用使建筑工程主體結構的抗震性能得以提升，促進我國建筑行業以及建筑工程設計水平的提高。

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