楼梯应参与整体计算与PKPM楼梯计算存在不稳定性.pdf

发布于2011-12-05 钢筋混凝土结构楼梯间抗震设计 ——总工程师 邓永强 前言 汶川大地震被损坏的钢筋混凝土结构房屋，其中一个特点是楼梯构件的破坏，影响了逃生通道 安全，造成人员伤亡。《建筑抗震设计规范》2008年修订时增加了结构计算中应考虑楼梯构件 影响的要求，并在2010版《建筑抗震设计规范》中细化了各项要求。 在建设部对上海的建设工程质量历年检查中，09年5个建筑工程项目设计，由于计算中没有考 虑楼梯构件的影响，无一例外被提出意见；11年保障性用房（剪力墙结构）检查被认为上海钢 筋混凝土结构楼梯设计不统一。 综上所述，有必要认真研读规范的有关要求，结合目前常用软件的实际使用情况，提出切实可 行的钢筋混凝土结构楼梯间抗震设计方法。 一、钢筋混凝土结构楼梯间震害表现 在地震中，钢筋混凝土结构的楼梯问题与砌体结构有所不同，砌体结构由于楼梯间整体性不足， 地震中墙体破坏或倒塌造成楼梯段支座失效，进而导致整个楼梯间的破坏；而在钢筋混凝土结 构中（尤其是框架结构），楼梯的梯板等构件具有斜撑的受力状态，对结构的刚度及扭转作用有 较为明显的影响，由于支撑效应使楼梯板承受较大的轴向力，地震时楼梯段处于交替的拉弯和 压弯受力状态，当楼梯段的拉应力达到或超过混凝土材料的极限抗拉强度时，就会发生受拉破 坏 （见图一、图二）。而楼梯间的平台梁，则由于上下梯段的剪刀作用，产生剪切、扭转破坏（见 图三、图四）。 二、现行规范的相关条款及基本要求 1、《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010 ）中相关条款 第3.6.6条 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。 第6.1.8条 框架-抗震墙结构和板柱-抗震墙结构中的抗震墙设置，宜符合下列要求： 2 楼梯间宜设置抗震墙，但不宜造成较大的扭转效应。 第6.1.15条 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体现 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。 3 楼梯间两侧填充墙与柱之间应加强拉结。 第13.3.4条 钢筋混凝土结构中的砌体填充墙，尚应符合下列要求： 5 楼梯间和人流通道的围护墙，尚应采用钢丝网砂浆面层加强。 2、《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3—2010 ）中相关条款 第6.1.4、6.1.5、8.1.7条提出了与《抗规》基本相同的要求，仅6.1.5条第4款高于《抗规》要求。 第6.1.5条 抗震设计时，砌体填充墙及隔墙应具有自身稳定性，并应符合下列规定： 4 楼梯间采用砌体填充墙时，应设置间距不大于层高且不大于4m 的钢筋混凝土构造柱，并 应采用钢丝网砂浆面层加强。 3、现行规范的基本要求 结合条文说明理解，规范允许根据不同的具体结构，判断楼梯构件对整体的可能影响很大或不 大，然后区别对待，并不要求一律参与整体结构的计算，但楼梯构件自身应计算抗震。 现行规范对钢筋混凝土结构楼梯间抗震设计的基本要求可归纳为：是否参与整体抗震计算，视 情况而定；楼梯构件应进行抗震设计计算；加强楼梯间填充墙与主体结构的拉结。 三、SATWE 楼梯参与计算的应用情况 1、SATWE 楼梯计算 目前在PKPM 系列中自动生成的楼梯（2跑生成基本正常），梯柱默认采用300×300，归为支撑； 梯梁默认采用200×400 ，归为框架梁；平台标高框梁默认采用250×500，归为框架梁；斜梯段 板默认采用120厚，归为非框架梁。默认值在楼梯自动形成后可以修改，易疏忽，且易出错。 构件按各自归类形式提供内力、配筋计算结果。 SATWE 使用说明明确，梁正截面受弯承载力按《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010 ） 第6.2.10~6.2.14条计算，偏心受拉构件的正截面受拉承载力按《混凝土规》第6.2.23条计算。 当梯板存在拉力时，计算结果单独给出最大轴力（均为拉力、未见给出压力），配筋仍按受弯构 件方式给出支座及跨中等分7个截面的正、负弯矩计算结果。根据梯板有无轴力或轴力大小对比， 似乎已考虑拉力的存在，如何考虑未见交代。 2、计算对比 在研读《建筑抗震设计规范》（GB5