框架结构楼梯的震害分析与设计对策

　　(1)梯段板上下端与楼层框架梁板相连，形成了一个空间的K形受力体系。在以往的配筋设计时，梯段板负筋长度通常按照跨度的1/4来确定，造成楼段板1/4跨处受力筋数量发生突变，成为受拉的薄弱部位。在反复水平地震作用下，梯段板与主体框架协同工作，到很大的反复的轴向拉压力作用，造成梯段板在负筋截断位置发生断裂。

　　(2)楼体施工时，往往在梯段板跨中或1/3跨处设置施工缝。但因为质量控制不严格，施工缝中存在残渣，导致后浇混凝土在与先浇混凝土的结合面处强度较差，这样在地震作用下产生的剪拉内力极易使梯段板破坏。

　　2、楼梯间角柱的破坏

　　楼梯间角柱的破坏主要表现为角柱中部发生剪切破坏、钢筋屈曲和混凝土被破碎。这是由于楼梯休息平台通过平台梁和平台板与框架柱相连，楼梯间角柱净高降低很多，导致楼梯间角柱分配到比其它框架柱大数倍的地震剪力。加上休息平台对楼梯间角柱的约束，地震作用下角柱中间极易发生剪切屈曲破坏。

　　3、楼梯梯柱的破坏

　　楼梯梯柱通常为构造配筋，截面宽高一般为200mm～250mm。地震中梯柱出现柱头破损和混凝土压碎。出现此类破坏的原因是：

　　(1)支撑梯段板的梯柱是双向压弯、双向剪切构件。梯柱截面过小，平台梁在柱内锚固长度过短，导致节点混凝土被压碎，平台梁纵筋被拔出。

　　(2)梯柱仅按构造要求配筋，未考虑实际地震作用产生的较大的弯矩和剪力。

　　(3)节点处混凝土浇筑质量较差，强度较低。

　　4、楼梯平台梁、平台板的破坏

　　楼梯平台梁和平台板的破坏主要发生在平台梁的两端和跨中。破坏特征是钢筋外露和混凝土保护层剥落。产生此类震害的原因是：在水平地震反复作用下，楼梯构件在框架中起了K形支撑的作用，上下梯段板反复推拉，平台梁板承受空间的弯矩、剪力和扭矩复合作用，受力状态复杂，导致楼梯平台梁在跨中发生剪扭破坏，两端节点出现塑性铰，混凝土被压碎，钢筋扭曲变形，平台粱跨中裂缝向平台板延伸。

　　二、框架结构楼梯抗震设计要点

　　1、采用适当的平立面

　　如何对一个工程项目实施建筑布局与结构布置?这通常与建筑物的平立面直接相关。有数据表明，简单、规则的框架结构楼梯其抗震能力普遍较强。这是因为复杂式框架结构楼梯在地震发生时内部构件的强度与刚度形不成一致规律，导致结构扭转非常明显。因此，在对框架结构楼梯的设计中务必加强措施，尽可能遵循建筑物的均匀对称原则，避免采用不规则的建筑方案，从总体上降低框架结构楼梯的刚度偏心率，并准确无误地计算出相关的地震反应数据，这有利于在必要的情况下采取抗震措施和细分处理措施，保障在地震作用下，受力有明确、直接的传递途径。

　　2、选择有利场地

　　在梯段板实际配筋计算时，梯段板按单向板力学模型进行配筋计算，上部负筋通常按照跨复杂性，首先需要通过概念抗震设计来间接实现“大震不倒”，楼梯的抗震概念设计与计算设计同等重要。由于施工场地的地质环境不同，建筑结构在地震中的反应也是不尽相同的。因此，在有选择的情况下，选择一块有利于抗震的场地开展施工，很大程度上可以减轻地震所造成的损害。在选择建筑场地之前，首先根据建筑场地的地质状况及建筑结构的需求，分析出哪些是有利地段，哪些是不利地段，无论何时都不要在危险地段上进行建设，以免造成不必要的人员伤亡与财物损失。

　　3、保证结构的延性

　　所谓的结构的延性，就是在承载力没有明显减小的情况下，结构所能产生非弹性变形的能力，其很大程度上体现了结构的变形能力。有必要说明的是：在地震作用下，结构的延性直接影响着框架结构楼梯能否在灾难中屹立不倒，所以结构的延性在某些意义上等同于结构的强度，二者都是建筑抗震设计中所要考虑的重要指标。那么怎么样在地震作用下使框架结构楼梯的钢筋混凝土展现出结构的延性呢?这应该尽量地将塑性变形集中作用于延性较好的构件上。良好的延性对建筑结构的作用无疑是肯定的，一方面它能有效地降低地震作用对框架结构楼梯的影响，另一方面还能吸收地震能量，防止建筑结构的倒塌。

　　4、增强建筑物的整体性

　　框架结构楼梯作为许多细节构件连接而成的整体，是一个具备空间刚度的结构体系，其能否承受地震惊人的破坏力量，全看各构件间能不能实现协调工作、有机地形成一个整体。所以说，框架结构楼梯的整体性能不但是建筑抗震的首要条件，还是框架结构楼梯抗震设计中的重点内容。一般来说，钢筋混凝土现浇楼梯板和楼梯的整体性能好，在适当位置布设构造柱，并配置相应的构造钢筋，不但能够消除滑移、散落等问题，加强楼梯板的刚度值，还能适当放宽对框架结构楼梯的平面要求，对于框架结构楼梯的层间变形，也非常容易控制。

　　三、框架结构楼梯部分加强措施

　　下面对框架结构楼梯部分的加强措施有：

　　1.主体结构计算时考虑梯板参与工作，按计算结果加大配筋

　　由于楼梯的存在使得在楼梯间附近的框架构件的内力增大，在地震作用下增大更明显，而其对远离楼梯间的框架构件内力的影响很小。建议在采用普通结构设计软件计算分析的基础上，适当放大与楼梯构件直接相连的框架梁柱的配筋。

　　2.切断梯板与框架柱的联系，在框架梁上做独立小柱支撑楼梯板

　　上个方法是采用合适的断面与配筋来抵抗地震作用;另外还可以采用“放”，即将半层平台与柱的联系切断，在框架梁靠近框架柱的部位另设独立小柱来支撑梯板。楼梯间相邻构件出现的变化如下。

　　(1)Z2柱与楼梯半层平台相连，横向剪力突增，是楼梯平台和柱无连接的3倍多;横向弯矩增大较多。由此可见，断开楼梯平台和框架柱的连接，能有效减少楼梯平台对框架柱的地震影响。

　　(2)半层平台梁剪力增大较多，弯矩有所减小。

　　(3)梯板轴力增大较多。不论是否切断楼梯平台梁和柱的连接，梯板都承受了较大的轴力。今后在梯板设计中，应按拉弯构件设计，梯板负筋应全部拉通，而不能按现行构造手册所示的负筋长度按l/4板跨截断。

　　3.改进现有楼梯构造，按楼梯的实际受力状态配筋

　　目前梯板的设计不论是教科书还是设计中经常参考的混凝土结构构造手册，梯板配筋均采用单向板的配筋方式，在水平地震作用下，梯板将承担较大的轴力，而梯板施工图中却基本未反映这种效应，导致梯板大量产生受拉破坏，所以梯板的配筋方式应使负筋完全贯通以承担梯板中实际存在的轴力。由于梯板的斜撑作用导致楼梯平台梁受到平面外的剪力，产生平面外弯矩。此部分目前在设计中也未加考虑，所以平台梁设计时应如实考虑平面内和平面外的弯矩及剪力。按双向受弯构件并按框架梁的要求进行设计。楼梯平台板也应加强构造。采用双层双向配筋来近似考虑梯板的斜撑作用。

　　结语：

　　事实再一次告诫我们，在充分莺视主体结构安全的前提下，确保其附属结构和非结构构件不先于主体结构而破坏，同样是抗震概念设计的重要一环。更有利于实现减轻震害和减少人员伤亡的目标。

　　参考文献：

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　　[3]曹万林，胡国振，周明杰，等.钢筋砼框架与楼梯共同工作性能试验研究[J].工程力学，2012.16.