关于钢筋混凝土框架结构楼梯间抗震设计研究和建议

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1、关于钢筋混凝土框架结构楼梯间抗震设计研究和建议　　[摘要]楼梯间作为紧急逃生通道，在抗震设计中应满足更高要求。汶川地震中楼梯间大量破坏受到了结构工作者的重视和关注。本文在总结和分析楼梯间震害的基础上，结合多年设计实践，对楼梯间抗震设计提出有关建议，希望能够对有关的研究和设计工作提供帮助和借鉴。SuggestionsonStaircaseSeismicDesigninRCFrameConstructions[Abstract]：Asthepeople’sescape-wayinthebuilding,stairsshouldmeethigherrequirementsinearthquake.I

2、twaspaidattentionbystructuralengineersthatalotofstaircasesweredestroyedinWenchuanEarthquake.Wehopeitwasadoptiveandhelpfulforthemthatsomesuggestionsweregivedbasedontheseismicanalysisandyearsofdesignresearchinpractice.[关键词]框架结构楼梯间抗震设计[keywords]frameconstructionstaircaseseismicdesign中图分类号：U452.2+8文献标识码

3、：A文章编号：81引言楼梯间作为地震发生时的紧急逃生竖向通道，在结构抗震设计时应予以重视和加强。调查发现，汶川地震中许多建筑的楼梯间遭受到不同程度的破坏，未能起到应有作用。本文通过对楼梯间震害的分析和讨论，结合多年的设计经验，对楼梯间的抗震设计提出了自己的认识和看法，希望能够对有关的研究和设计工作提供帮助和借鉴。2震害分析汶川震害调查发现[1],框架结构中楼梯间出现了大量破坏，主要表现为楼梯整体或构件破坏，楼梯间框架柱破坏以及楼梯间非承重墙体倒塌等。这些破坏的发生使楼梯间无法成为有效的逃生通道，给人们造成不同程度的伤害，也对灾后人员和财产的救治、疏散工作带来较大的困难。2.1楼梯破坏震害表明，

4、位于建筑物两端或L形建筑物拐角处的楼梯常常会发生整体性倒塌破坏。研究发现，结构两端在大震作用下往往会出现较大的扭转变形，并且由于存在一定的相位差也会导致其受力复杂，造成该处出现较大的变形和应力集中，使得楼梯发生整体性破坏。8汶川地震中许多楼梯梯板也受到破坏，具体表现为梯段板出现大的裂缝、发生断裂等。在地震作用下，两个梯段板构成一个K形支撑体系承受楼板传递的水平剪力，梯板中间产生弯矩和拉力。以往的楼梯设计中，不要求进行抗震设计，支座处负弯矩钢筋一般要求伸入到楼梯板长度约1/4处，因此在梯段板的1/4处附近承载力发生了较大变化，导致地震作用下，裂缝、断裂主要出现在这个部位。梯梁的破坏主要表现为受扭

5、破坏。设计中考虑梯梁对梯段板的部分嵌固作用，作为弯剪扭构件进行设计。地震作用下，梯段板发生较大变形，梯梁扭矩增大最终发生破坏。梯柱作为楼梯的主要竖向构件，将楼梯竖向荷载传递给框架梁、基础等构件上。震害表明，它的破坏往往导致了楼梯整体破坏。实际设计中，截面尺寸受到了墙厚等限制，边长一般为250或200。同时，对于首层梯柱，计算长度受到休息平台限制，有可能成为短柱。地震作用下，楼梯受力复杂，对于楼梯构件的受力分析存在较大困难。这些都是造成梯柱在地震作用下发生破坏的原因。2.2框架构件破坏楼梯间框架构件的破坏主要表现为框架边柱或角柱的破坏。分析表明[2]楼梯对楼梯间角柱受力影响非常显著,导致楼梯间柱

6、的轴力大大增加。如果计算整体结构不考虑楼梯的影响,将会导致楼梯间角柱不安全，在地震作用下首先发生破坏。2.3非承重构件破坏8围护墙发生倾覆、倒塌也是楼梯间破坏的主要形式。墙体倒塌堵塞楼梯会延误人流的疏散，并有可能造成二次伤害，因此应在设计中给予重视。3设计分析由于楼梯与结构共同工作的复杂性以及计算软件的局限性，结构设计中常常将楼梯与主体结构分开计算，并在主体结构设计中将楼梯作为荷载考虑。已有研究表明，现浇楼梯对于主体结构有比较明显的影响，应进行整体考虑[3][4]。研究发现，考虑楼梯参与结构整体地震反应计算，结构的抗侧刚度、振动模态、结构基底剪力及楼梯间框架柱内力分配比例等均明显变化。影响幅度

7、与原框架结构的抗侧刚度大小有关。楼梯在顺梯段方向作用类似形成支撑框架，垂直梯段方向作用更类似于剪力墙，结构设计中应双向区别考虑楼梯影响。通过18个框架结构模型的对比，对计入楼梯的框架结构模型采用弹塑性时程分析后发现，在地震作用下，楼梯首先屈服，成为整体结构的耗能构件，充当第一道防线。与楼梯相连的框架柱成为结构中的薄弱部位。8以上分析表明，考虑楼梯参与结构的整体抗震分析给整体结构和楼梯的设计带来较大