楼梯抗震设计的重要性-职称论文发表

楼梯抗震设计的重要性
王泽波
摘要：通过近几年地震后的观察，发现楼梯的震害尤为突出。发生地震时，楼梯作为人员的逃生通道，其抗震设计的重要性显而易见。本文结合最新的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）以及PKPM（08）软件计算，对楼梯不参与整体计算及楼梯参与整体计算两种计算进行分析对比，发现楼梯对于多层框架的影响不可忽略。
关键词：楼梯；抗震设计；参与整体计算
1 引言
楼梯是房屋最重要的通行通道，是我们再熟悉不过的设施，然而，2008年的汶川地震后的震害调查发现，不论是框架结构还是砌体结构，许多楼梯先于主体结构发生了破坏，其中框架结构中的楼梯的震害尤为突出。
在地震中，楼梯主要的破坏形式有以下几种：
（1）楼梯间的整体垮塌；
（2）楼梯板拉压破坏；
（3）梯梁剪切破坏；
（4）楼梯间框架柱形成短柱出现剪切破坏；
（5）平台板拉、压破坏。
2 楼梯传统设计理念
在此之前，我国抗震设计执行的《建筑设计抗震规范》是2001的版本，规范对楼梯设计没有明确的规定。设计人员在进行结构计算时，只计算楼梯自身在竖向荷载下的承载力，而楼梯本身作为主体结构的附属构件，仅仅作为竖向荷载加到主体结构上，不列入整体结构计算。事实上，楼梯在水平地震作用下有斜撑的受力状态，对结构的刚度、承载力、规则性影响较大。
3 新《建筑抗震设计规范》中的楼梯设计
在最新的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中 6.1.15条明确提出：“对于框架结构，楼梯间的布置不应导致结构平面特别不规则，楼梯构件与主体结构整浇时，应计入楼梯构件对地震作用及其效应的影响，应进行楼梯构件的抗震承载力验算；宜采取构造措施，减少楼梯构件对主体结构刚度的影响。”彻底改变了仅将楼梯作为承受竖向荷载的构件的设计理念，为楼梯设计指出了新的研究方向。
为了适应新的抗震规范要求，很多结构计算软件都给出了考虑楼梯影响的解决方案，国内应用最为广泛的结构设计软件PKPM08版，实现了楼梯在整体结构中的输入和分析，软件自动将在四边形房间输入的楼梯转化成折梁，并在中间休息平台处增设层间梁。楼梯参与整体分析后，得到的分析结果中能够初步体现楼梯对整体结构的影响。
笔者利用PKPM（08）软件对楼梯不参与整体计算及楼梯参与整体计算两种工况分别进行了计算分析，初步得出如下结论：
（1）、结构的自振周期改变，振型改变，楼梯对于多层框架的影响不可忽略；
（2）、在地震作用下楼梯间构件的受力状态改变，例如楼梯板由原先我们的“受弯构件”转为可能是“拉压、弯”复杂内力状态，甚至可能在受压的状态下发生平面外失稳；
（3）、水平地震作用在各层抗侧力构件间的分配改变。楼梯及周边构件承担更多地震力，结构分析中应考虑楼梯构件的刚度贡献，仅通过构造措施无法保证楼梯及周边构件安全，梯间角柱、梯柱、梯板跨中应加强。
4 结语
发生地震时，楼梯作为人员的逃生通道，其抗震设计的重要性显而易见。虽然最新的《建筑抗震设计规范》增加了抗震分析计算中应考虑楼梯构件影响的条文，但从性能设计的角度来看，仅规定分析方法还不够，楼梯应当具备更高的抗震安全性能，在地震发生时形成避灾空间。因此，应明确楼梯的抗震性能目标，对楼梯进行有针对性的抗震设计，并采取相应的抗震加强措施。总之楼梯的抗震应该作为一个课题，需要更多人的重视和研究，并为工程实践提供依据。
以上是我依据抗震规范，并结合实际工作，通过计算总结出的一些体会，尚不够全面，今后将不断继续补充完善。