楼梯设计的一些体会

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 关于楼梯的设计，一直以来，论坛上不断有帖子提出各种问题。现就个人的体会，贴出来供各位网友参考，并欢迎批评指正。

    先看看规范的相关条文及说明： 抗震规范： 3.6.6 利用计算机进行结构抗震分析，应符合下列要求： 1 计算模型的建立、必要的简化计算与处理，应符合结构的实际工作状况，计算中应考虑楼梯构件的影响。 条文说明： 2008 年局部修订，注意到地震中楼梯的梯板具有斜撑的受力状态，增加楼梯构件的计算要求：针对具体结构的不同，“考虑”的结果，楼梯构件的可能影响很大或不大，然后区别对待，楼梯构件自身应计算抗震，但并不要求一律参与整体结构的计算。 6.1.15 楼梯间应符合下列要求： 1 宜采用现浇钢筋混凝土楼梯。 2 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刚度的影响。 3 楼梯间两侧填充墙与柱之间应加强拉结。 条文说明：     本条是新增的。发生强烈地震时，楼梯是重要的紧急逃生竖向通道，楼梯间（包括楼梯板）的破坏会延误人员撤离及救援工作，从而造成严重伤亡，本次修订增加了楼梯的抗震设计要求。对于框架结构，楼梯构件与主体结构整浇时，梯板起到斜支撑的作用，对结构刚度、承载力、规则性的影响比较大，应参与抗震计算；当采取措施，如梯板滑动支承于平台板，楼梯构件对于结构刚度等的影响较小，是否参与整体抗震计算差别不大。对于楼梯间设置刚度足够大的抗震墙的结构，楼梯构件对结构刚度的影响较小，也可不参与整体抗震计算。 高规： 6.1.4 抗震设计时，框架结构的楼梯间应符合下列要求： 1 楼梯间的布置应尽量减小其造成的结构平面不规则； 2 宜采用现浇钢筋混凝土楼梯，楼梯结构应有足够的抗倒塌能力； 3 宜采取构造措施减小楼梯对主体结构的影响； 4 当钢筋混凝土楼梯与主体结构整体连接时，应考虑楼梯对地震作用及其效应的影响，并应对楼梯构件进行抗震承载力验算。   条文说明：     2008年汶川地震震害进一步表明，框架结构中的楼梯及周边构件破坏严重。本次修订增加了楼梯的抗震设计要求。抗震设计时，楼梯间为主要疏散通道，其结构应有足够的抗倒塌能力，楼梯应作为结构构件进行设计。框架结构中楼梯构件的组合内力设计值应包括地震作用效应的组合，楼梯梁、柱的抗震等级应与所在的框架结构相同。     框架结构中，钢筋混凝土楼梯自身的刚度对结构地震作用和地震反应有着较大的影响。若楼梯布置不当会造成结构平面不规则，抗震设计时应尽量避免出现这种情况。 震害调查中发现框架结构中的楼梯板破坏严重，被拉断的情况非常普遍，因此应进行抗震设计，并加强构造措施，宜采取双排配筋。 规范透露的信息： 1.红色字体表明，并不是楼梯都要参与整体计算，但楼梯本身要按抗震构件进行设计。这是整体和局部的区别； 2.蓝色字体指出需要或者不需要进行抗震整体计算的类型； 3.紫色字体给出的的是楼梯的抗震措施，注意高规明确提出楼梯抗震等级与框架结构相同。 再看看论坛上视为“圣经”的朱炳寅所著的《建筑抗震设计规范应用与分析》及《高层建筑混凝土结构技术规程应用与分析》中的说法 文中说法与规范是一致的，但抗震构造措施更为明确，比如梯板配筋率、梯梁梯柱的要求等等，可供设计参考。 再来讨论一下楼梯采用滑动支座设计时的几个问题： 1.抗震等级的问题： 虽然高规条文说明里明确了楼梯的抗震等级同框架，但有一种观点认为，那是针对与主体结构整浇在一起，没有采用滑动支座设计的楼梯。楼梯采用了滑动支座，其受到地震影响相对主体来说要小，因此抗震等级应降低。如对楼梯滑动支座研究较多的西南院就提出：6度为4级；7~8度为3级。这种提法有一定道理，但鉴于目前各地施工图审查的要求及水平并不一致，稳妥的办法还是按照规范的要求执行。 2.滑动梯板的滑动端由于水平力产生的竖向支撑力问题 采用滑动支座的楼梯，梯板的斜撑作用对框架主体的影响被释放，但影响并未完全消除，体现在水平地震作用下，梯板会受到支撑力（想象一下，地震水平力作用下，滑动的梯段板会“顶”平台板）。这个作用力设计时不应忽视。西南院给出的参考：7度按12kN/m；8度按25kN/m；9度按50kN/m考虑。 3.振动台试验 采用滑动支座的楼梯在振动台试验的一段时间内出现梯板与滑动端分离的现象（即梯段板表现为悬挑板）。相关试验成果在近期《建筑结构学报》上会有刊出。梯段板非滑动端由于配了一定的上部钢筋，出现这样的情况也是正常的；另外由于振动台试验的模型相对简单，实际工程中，滑动端一侧的主体结构刚度、非滑动端一侧的主体结构刚度各不相同，造成水平地震作用下的变形也不相同。究竟会出现梯板“顶”平台板，还是梯板脱离平台板，各个工程情况不一。设计时可取非滑动端支座弯矩系数为1/16进行配筋，这样结合上述第2条，均有所保证（据说11G101-2已有相应更正版）。       4.梯段板的斜撑作用     可以看出，楼梯无论是否进行整体计算，规范里都是在强调楼梯的“斜撑作用”，也是因为这个原因，国标图集11G101-2里仅给出两种简单的滑动支座楼梯做法，其它的（如折板式楼梯）因受力更为复杂，目前尚无成果，设计时要想做成滑动，只能对楼梯进行调整，这不能不说是种遗憾。另外，考虑梯板平面外受力，参考深梁做法，在梯板两侧外缘设置了加强钢筋，只能说，这属于概念设计的范畴，至于在另一方向地震作用下，这种做法到底有多大作用，只能说，“谁用谁知道”。       最后，作为本文的结尾，楼梯采用滑动支座的设计，从“放”的概念上为设计人员提供了一种方法，虽然目前还存在很多不足，但相信随着研究的不断深入，这个方法会不断完善。