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摘要：大地震破坏力巨大，大量资料研究发现楼梯往往先于主体结构破坏前产生种种严重破坏，影响应急使用。因此加强楼梯的设计，将楼梯参与结构整体模型计算。
关键词：楼梯梁，震害，设计，楼梯板，整体计算
1.前言
我们按照建筑抗震设防分类标准的目标，“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三水准原则进行设计，然而随着大地震（汶川地震）后研究发现，在大震时，楼梯作为重要的逃生通道，在地震来临时担任着重要的角色。震后大量资料调查发现，担任这一逃生角色的楼梯，并未在自然灾害面前发挥其所应有的功能。以目前最常见的钢筋混凝土板式楼梯为例，震害表明，楼梯往往先于主体结构破坏前产生种种严重破坏，影响应急使用。
2.现行钢筋混凝土楼梯的设计
在现行结构设计中，不同结构体系，如砌体结构、框架结构或剪力墙结构等整体设计计算时，对楼梯进行了简化处理，整体结构进行内力计算和配筋时，仅将楼梯处楼板开洞，将楼梯的竖向荷载传递到框架梁、柱或墙上，并未将楼梯的构件作为结构的一部分参与整体计算，而楼梯只孤立地进行构件计算和配筋，完全没有考虑地震作用。以下为现行板式楼梯梯段板、平台梁和平台板的设计的一般方法。
2.1设计步骤及方法
（一）楼梯结构平面布置及构件尺寸选择
1、梯段板、梯梁和平台板布置应与楼梯建筑详图一致。
2、板厚和梁高一般按刚度要求初步估算，再根据荷载大小及构造要求初步确定。初步确定的构件尺寸必须经过正截面、斜截面承载力计算并满足要求。
根据刚度要求：
平台板板厚：h≥80mm，且h≥（1/35—1/40）L
梯段板板厚：h≥（1/25—1/30）L，L为梯段板水平净跨长度。
平台梁：h≥（1/12—1/15）L，b=(1/2—1/3)h
所有尺寸应考虑建筑模数。
（二）梯段板的设计
1、荷载计算
从梯段板中垂直于支承方向取出1米宽板带作为计算单元，计算出沿水平投影方向分布的每米长的竖向均布荷载（包括竖向均布恒载设计值g和均布活荷载设计q）。梯段板自重按其平均厚度计算。
2.2计算简图
梯段板的计算简图为受竖向均布荷载的简支梁，其计算跨度为：l=l。+b
l——梯段板的水平投影计算跨度
l。——梯段板的水平投影净跨度
b——平台梁梁宽
计算简图如图1.1所示。
2.3 内力计算
考虑平台板、平台梁的约束作用，梯段板跨中最大弯距为：M=1/10（g+q）l2
2．4截面强度计算
梯段板有效高度h。=h-as，h为梯段板的截面计算高度，应取垂直于斜板板底的最小高度，不考虑三角形踏步部分的尺寸。具体如图1.2所示。as 为板底受力钢筋合力作用点，其它计算同受弯构件。
2.5 选配钢筋，绘制梯段板配筋草图。梯段板配筋构造要求见教材。
（三）平台板、平台梁的设计同一般受弯构件，指导内容从略。
(1)梯段板
梯段板设计中，荷载包括恒载和可变荷载。恒载包括钢筋混凝土构件自重、踏步及其建筑面层、板底抹灰、栏杆扶手自重。可变荷载标准值按2．5kN／m 考虑。梯段板两端视为部分嵌固支座，跨中弯矩系数根据支座嵌固条件的不同，按1／8—1／10取值。为避免梯段板在支座处产生过大的裂缝，应在板面配置一定数量的钢筋，一般取 8@200，长度为z。／4。在垂直受力钢筋方向，仍按构造配
置分布钢筋，并要求每个踏步板内至少放置一根分布钢筋，且应放置在受力筋内侧。采用少量构件与主体连接的楼梯，在地震作用下，楼梯倾斜或连接构件损坏严重如图（一）。
计算時未考虑斜向构件梯段板也要承受剪力，可以导致梯段板断裂；且梯段板通常有半个层高，两个标高处的水平位移有差值，容易使梯段板拉裂。
(2)平台梁
1）计算时楼梯开洞，将楼梯板的恒荷载和活荷载叠加转换成线荷载，输入平台梁上，计算配筋。这种弊端是梁的抗扭计算没有真正模拟进去，且平台梁未参加整个框架的结构计算。只能计算出竖向荷载作用下的梁受力情况。根据抗震规范的要求，楼梯板钢筋宜双层双向布置，加强抗震构造。
2)按现软件输入楼梯，表面上楼梯参与了计算，实际软件计算是按况平面情受力计算，未参与整体受力。在两个梯段板的往复推拉作用下,楼梯的平台梁和平台板由于承受空间的弯矩、剪力和扭矩的综合作用,受力状态非常复杂,往往平台梁在两端和跨中破坏,混凝土酥碎,钢筋笼扭曲变形。与框架柱相连的平台梁内力较大,在地震作用下破坏尤为严重。建议采用有楼梯的Midas框架结构有限元模型进行计算分析。
3 楼梯对抗震的影响
楼梯的结构是直接或间接与主体结构相连的，例如，对于框架结构房屋，楼梯事实上是主体框架结构的一部分，在地震作用下，斜向构件梯段板也要承受剪力，可以导致梯段板断裂；梯段板通常有半个层高，两个标高处的水平位移有差值，容易使梯段板拉裂；另外，其各跑段梯段板的振型不一定相同和同步，导致梯段板底部受力钢筋与梯段板分离，钢筋断裂，还可以导致平台梁受扭破坏。另外，在框架结构楼梯中由于存在休息平台，易形成短柱。如图：
4 结论及建议
从现行钢筋混凝土板式楼梯设计方法分析，楼梯设计时仅计人了恒载和可变荷载，未考虑地震作用的影响，应在设计计算时，将楼梯参与整体计算以考虑地震作用。对于板式楼梯施工接缝，施工接缝处底部受力钢筋可在局部加强，并严格控制施工质量，施工交界面应清除表面浮浆和泥沙，混凝土交界面应凿毛处理。在地震区，钢筋混凝土框架结构应避免“框架短柱”的形成⋯ ，形成“框架短柱”时，应确保“框架短柱”的抗剪强度及变形能力，防止框架柱过早发生剪切破坏，箍筋应沿“框架短柱”全高加密(箍筋间距不大于100 nl／n)，或在柱身内配置一定数量的斜向钢筋。梯段板钢筋负筋应拉通，形成双层双向钢筋配置，平台梁受扭作用明显，应加强其上、下部纵向钢筋和箍筋。在梯段板转角处，应采取构造措施进行局部加强，防止梯段板在此处破坏。
另外，从楼梯震害来看，楼梯破坏的同时，往往楼梯间墙体破坏也较严重，设计时，防止楼梯间墙体破坏对防止楼梯破坏起有利作用。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：楼梯梁，震害，设计，楼梯板，整体计算
1.前言
我们按照建筑抗震设防分类标准的目标，“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三水准原则进行设计，然而随着大地震（汶川地震）后研究发现，在大震时，楼梯作为重要的逃生通道，在地震来临时担任着重要的角色。震后大量资料调查发现，担任这一逃生角色的楼梯，并未在自然灾害面前发挥其所应有的功能。以目前最常见的钢筋混凝土板式楼梯为例，震害表明，楼梯往往先于主体结构破坏前产生种种严重破坏，影响应急使用。
2.现行钢筋混凝土楼梯的设计
在现行结构设计中，不同结构体系，如砌体结构、框架结构或剪力墙结构等整体设计计算时，对楼梯进行了简化处理，整体结构进行内力计算和配筋时，仅将楼梯处楼板开洞，将楼梯的竖向荷载传递到框架梁、柱或墙上，并未将楼梯的构件作为结构的一部分参与整体计算，而楼梯只孤立地进行构件计算和配筋，完全没有考虑地震作用。以下为现行板式楼梯梯段板、平台梁和平台板的设计的一般方法。
2.1设计步骤及方法
（一）楼梯结构平面布置及构件尺寸选择
1、梯段板、梯梁和平台板布置应与楼梯建筑详图一致。
2、板厚和梁高一般按刚度要求初步估算，再根据荷载大小及构造要求初步确定。初步确定的构件尺寸必须经过正截面、斜截面承载力计算并满足要求。
根据刚度要求：
平台板板厚：h≥80mm，且h≥（1/35—1/40）L
梯段板板厚：h≥（1/25—1/30）L，L为梯段板水平净跨长度。
平台梁：h≥（1/12—1/15）L，b=(1/2—1/3)h
所有尺寸应考虑建筑模数。
（二）梯段板的设计
1、荷载计算
从梯段板中垂直于支承方向取出1米宽板带作为计算单元，计算出沿水平投影方向分布的每米长的竖向均布荷载（包括竖向均布恒载设计值g和均布活荷载设计q）。梯段板自重按其平均厚度计算。
2.2计算简图
梯段板的计算简图为受竖向均布荷载的简支梁，其计算跨度为：l=l。+b
l——梯段板的水平投影计算跨度
l。——梯段板的水平投影净跨度
b——平台梁梁宽
计算简图如图1.1所示。
2.3 内力计算
考虑平台板、平台梁的约束作用，梯段板跨中最大弯距为：M=1/10（g+q）l2
2．4截面强度计算
梯段板有效高度h。=h-as，h为梯段板的截面计算高度，应取垂直于斜板板底的最小高度，不考虑三角形踏步部分的尺寸。具体如图1.2所示。as 为板底受力钢筋合力作用点，其它计算同受弯构件。
2.5 选配钢筋，绘制梯段板配筋草图。梯段板配筋构造要求见教材。
（三）平台板、平台梁的设计同一般受弯构件，指导内容从略。
(1)梯段板
梯段板设计中，荷载包括恒载和可变荷载。恒载包括钢筋混凝土构件自重、踏步及其建筑面层、板底抹灰、栏杆扶手自重。可变荷载标准值按2．5kN／m 考虑。梯段板两端视为部分嵌固支座，跨中弯矩系数根据支座嵌固条件的不同，按1／8—1／10取值。为避免梯段板在支座处产生过大的裂缝，应在板面配置一定数量的钢筋，一般取 8@200，长度为z。／4。在垂直受力钢筋方向，仍按构造配
置分布钢筋，并要求每个踏步板内至少放置一根分布钢筋，且应放置在受力筋内侧。采用少量构件与主体连接的楼梯，在地震作用下，楼梯倾斜或连接构件损坏严重如图（一）。
计算時未考虑斜向构件梯段板也要承受剪力，可以导致梯段板断裂；且梯段板通常有半个层高，两个标高处的水平位移有差值，容易使梯段板拉裂。
(2)平台梁
1）计算时楼梯开洞，将楼梯板的恒荷载和活荷载叠加转换成线荷载，输入平台梁上，计算配筋。这种弊端是梁的抗扭计算没有真正模拟进去，且平台梁未参加整个框架的结构计算。只能计算出竖向荷载作用下的梁受力情况。根据抗震规范的要求，楼梯板钢筋宜双层双向布置，加强抗震构造。
2)按现软件输入楼梯，表面上楼梯参与了计算，实际软件计算是按况平面情受力计算，未参与整体受力。在两个梯段板的往复推拉作用下,楼梯的平台梁和平台板由于承受空间的弯矩、剪力和扭矩的综合作用,受力状态非常复杂,往往平台梁在两端和跨中破坏,混凝土酥碎,钢筋笼扭曲变形。与框架柱相连的平台梁内力较大,在地震作用下破坏尤为严重。建议采用有楼梯的Midas框架结构有限元模型进行计算分析。
3 楼梯对抗震的影响
楼梯的结构是直接或间接与主体结构相连的，例如，对于框架结构房屋，楼梯事实上是主体框架结构的一部分，在地震作用下，斜向构件梯段板也要承受剪力，可以导致梯段板断裂；梯段板通常有半个层高，两个标高处的水平位移有差值，容易使梯段板拉裂；另外，其各跑段梯段板的振型不一定相同和同步，导致梯段板底部受力钢筋与梯段板分离，钢筋断裂，还可以导致平台梁受扭破坏。另外，在框架结构楼梯中由于存在休息平台，易形成短柱。如图：
4 结论及建议
从现行钢筋混凝土板式楼梯设计方法分析，楼梯设计时仅计人了恒载和可变荷载，未考虑地震作用的影响，应在设计计算时，将楼梯参与整体计算以考虑地震作用。对于板式楼梯施工接缝，施工接缝处底部受力钢筋可在局部加强，并严格控制施工质量，施工交界面应清除表面浮浆和泥沙，混凝土交界面应凿毛处理。在地震区，钢筋混凝土框架结构应避免“框架短柱”的形成⋯ ，形成“框架短柱”时，应确保“框架短柱”的抗剪强度及变形能力，防止框架柱过早发生剪切破坏，箍筋应沿“框架短柱”全高加密(箍筋间距不大于100 nl／n)，或在柱身内配置一定数量的斜向钢筋。梯段板钢筋负筋应拉通，形成双层双向钢筋配置，平台梁受扭作用明显，应加强其上、下部纵向钢筋和箍筋。在梯段板转角处，应采取构造措施进行局部加强，防止梯段板在此处破坏。
另外，从楼梯震害来看，楼梯破坏的同时，往往楼梯间墙体破坏也较严重，设计时，防止楼梯间墙体破坏对防止楼梯破坏起有利作用。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。