浅析地基基础的抗震设计_楼梯的抗震设计浅析
时间：2019-05-17 03:29:33 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要:建筑物中的楼梯是震时疏散的生命通道，起着举足轻重的作用。然而，2008 年5月12日汶川大地震显示许多楼梯造成严重破坏，失去其应有的功能。本文主要通过分析楼梯结构在地震中出现的几种破坏形态，结合实际对楼梯的抗震设计提出自己的建议，同时也揭示了其设计的重要性。
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关键词: 楼梯, 抗震设计
Abstract: the stair is building the evacuation of coseismic life channel, plays a very important role. However, May 12, 2008 wenchuan earthquake shows that many stairs cause serious damage, lose their due function. This paper mainly through the analysis of the stairs in the earthquake appears in the structure of several failure pattern, and combining with actual of stair of the seismic design of its recommendations, but also reveal the importance of its design.
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Key words: the stairs, seismic design
中图分类号：U452.2+8文献标识码：A文章编号：
0 引言
当发生地震和火灾时,楼梯是重要的紧急逃生竖向通道，应做到上下通行方便。疏散时密集的人群使楼梯间及楼梯段集中很大的活荷载，变得比较薄弱的楼梯的堵塞和破坏同时会延误人员撤离及救援工作, 从而导致严重伤亡。本文对楼梯结构构件进行抗震分析，并结合实际，对今后的楼梯设计提出了一些建议，以避免震害的再次发生。
1 分析地震时楼梯的扭转破坏
本文仅就一般常见的板式楼梯作分析。考虑楼梯参与结构整体受力后，结构的自振周期减小，振型改变为扭转振型，而原先不考虑楼梯时振型为平动振型。特别对于平面狭长或L形的建筑物，两端或拐角处受力复杂，扭转应力比较大，容易造成设置在建筑物两端或L形建筑物拐角处楼梯的整体性破坏，大多数表现为楼梯的整体性倒塌破坏。（图1）。
2 分析地震时楼梯板的破坏
（1) 现行的楼梯板的设计支座处负弯矩钢筋伸入到楼梯板长度约1/4 处，楼梯板两端支承在梯梁上可视为部分嵌固。在实际的结构设计分析中，楼板假定为绝对刚性，且假定地震力的传递是不隔断的，但因为楼梯洞口特别大，对此处楼板的刚度削弱特别大，楼梯板在水平力作用下具有“斜撑”的受力状态，将产生较大轴向拉压力，楼梯板由原先我们只考虑竖向力时的受弯构件，转变为“压弯、拉弯”构件，受力状态复杂化。在水平力的传递过程中，梯板长度的1/5~1/4 处的水平力一定程度上受到隔断，此处楼板承受的隔断水平力分别分别传递给上、下两梯板，使梯板产生水平剪力；而在支座处，由于支座负弯矩钢筋以及板底受力钢筋的作用，此处楼板抗剪和抗弯能力相对较强，破坏机率较小，但另一方面因为此处是支座负弯矩钢筋的末端部位，使得梯板的刚度可能发生变化，在地震力作用下，梯板易在刚度变化处产生断裂（图2）。(2) 此外从结构上说，由于楼梯间的上下楼梯板（上下直行双跑楼梯为例）沿中心线并不对称，从而造成原先对称的结构考虑了楼梯的作用后，在水平地震作用下的内力分布不对称。楼梯板的两端支座使得梯板中间产生弯矩和拉力，这样在反复地震力作用下，上下两层楼梯的自振频率可能略有不同，这样造成了上、下梯板的水平位移出现差值，有可能造成梯板断裂梯板中间产生的拉力会使梯板折断。 (3)对于楼梯两边的横墙可以看作是其水平支撑，由于横墙过早外闪或破坏造成了水平支撑体系的破坏，使楼梯侧向刚度减小，在水平地震力作用下，变为柔性体系，容易产生破坏。。
图2 距支座1/5~1/4处梯板断裂
3 分析地震时梯梁、梯柱的破坏
常规设计中，楼梯梯梁按独立构件考虑，当考虑楼梯参与整体工作分析，梯梁(平台梁)作为支撑梯板的构件之一，不仅要承受梯板传来的面内竖向剪力，同时还承受平面外（水平向）产生的剪力和由于梯板的变形而产生的扭矩，使梯梁成为受扭构件，梯梁的扭转使混凝土破碎，而梁中钢筋过早屈服，使梯板的支撑变得更加薄弱，容易使楼梯破坏（图3）。而作为休息平台和梯板支撑的梯柱分配到的水平剪力较其它处明显偏大。特别是休息平台下的楼梯梁和楼梯柱，其高度相对较小，易形成短柱。根据侧移刚度公式可知，其抗侧刚度D 与柱的高度h 的平方成反比，所以使其刚度变大，而根据地震力的分配原则，在地震作用下相比同层其他柱子，梯柱分担的地震力显然增大，从而比其他柱子先达到极限承载力而产生破坏（图4）。
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图3梯梁的破坏图4梯柱的破坏
4 设计建议
例如，结合自己的实际经验，对未来的楼梯设计提出自己的几点建议，供设计者参考：
(1)在楼梯间平面位置布置时，为防止楼梯间布置导致结构平面特别不规则，楼梯间应尽量对称布置且不应布置在建筑物的尽端和拐角处，以减少结构的扭转效应。
(2)楼梯间隔墙必须有可靠拉结措施，以保障地震时不倒塌。
(3)在楼梯设计计算过程中，应将楼梯的构件作为结构的一部分参与计算，设计计算时，可以把梯板当作斜梁来考虑其刚度，将楼梯参与整体计算，以考虑其地震作用。
(4)可以加大休息平台和楼梯板厚度, 并提高配筋率，支座负弯矩钢筋宜贯通设置，尽量使梯板的刚度均匀，且使梯板形成双层双向配置钢筋，提高梯板的延性，防止楼梯发生破坏
(5)可以支承楼梯段的平台梁应考虑楼梯段引起的推力和扭矩作用, 加大高度和配筋, 梁箍筋要加密，确保该区域在强震下有效地耗能。
(6)为了避免短柱过早的破坏，应加大梯柱的体积配箍率，箍筋应沿柱的全高进行加密，并控制其剪压比，避免混凝土柱过早的产生脆性破坏而使箍筋不能充分发挥其作用。
(7)条件许可时，建议采用可滑动支座将踏板斜板与主体结构脱开，以减少地震效应的影响。
6 结语
本文就楼梯结构的震害作了简要分析, 并提出了一些对策，为今后的抗震分析和设计分析提供了良好的依据
参 考 文 献
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