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【摘 要】 楼梯构件与主体结构整浇时，楼梯板起斜撑的作用，对主体结构的刚度、承载力及整体结构的规则性影响很大，尤其是在框架结构中。本文通过工程实例对比，分析楼梯板对主体结构的影响。
【关键词】 楼梯间布置；框架结构；SATWE；周期、位移；构件配筋
引言：
历次地震震害表明，作为逃生通道的楼梯间都遭到了严重的破坏，甚至因为楼梯间的布置，造成周边构件的严重破坏，阻碍、延误了人们的逃生和救援。如何正确把握楼梯间对整体结构的影响，如何确保楼梯间在发生地震灾害时不发生破坏，从而保证人们顺利、快速的逃生，成为结构设计要点之一，《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）第6.1.15条规定：“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结构刚度的影响”。从此规范条文可以看出，楼梯间对框架结构的影响较大，应分情况对待不同楼梯间布置对整体结构的影响，当楼梯间的平面布置规则、对整体结构有利时，应计入楼梯构件对地震作用及其效应的影响，并对楼梯构件进行抗震承载力验算，采取可靠加强措施；当楼梯间的布置导致结构平面特别不规则时，应采取措施（如滑动支座楼梯），减少楼梯构件对主体刚度的影响。本文通过对不同楼梯间布置的工程模型进行对比，分析楼梯间处于不同位置时对整体结构的影响，并应采取的加强或改善措施。
1 工程概况
本工程为某中学宿舍楼，长51.2米，宽16.7米，柱网尺寸：X向4.2米、7.2米×6、3.6米，Y向6.9米、2.7米、6.9米，层高3.6米，地上五层，建筑总高度18.45米（室内外高差0.45米），建筑总面积4275.2平方米。抗震设防烈度8度（0.30g），地震分组为第三组，场地类别为Ⅱ类，设计基本风压0.55kN/㎡。为了分析对比楼梯间的布置对整体结构的影响，将计算模型分为三种情况：模型1（不考虑楼梯间布置，即楼梯间板厚为0，输入楼梯间恒载7.0 kN/㎡，活载3.5 kN/㎡）、模型2（楼梯间对称的分布于建筑的端部，并在模型中布置楼梯构件）和模型3（楼梯间只在建筑的一端，并在模型中布置楼梯构件）。
2 工程对比（本工程采用SATWE软件进行建筑结构空间有限元整体分析）
2.1 考虑扭转耦联时的振动周期（秒）、X，Y 方向的平动系数、扭转系数对比
对比以上数据可以得知：三个模型均为第1、第2振型平动，第3振型扭转，属于典型的0：0：1振动模型。考虑楼梯布置后，楼梯板作为整体结构的斜撑，对主体结构X向刚度增大幅度较小（模型1的第1振型周期为0.5809，X方向地震作用下的楼层最大层间位移角为1/ 564；模型2的第1振型周期为0.5762，X方向地震作用下的楼层最大层间位移角为1/ 573；模型3的第1振型周期为0.5731， X方向地震作用下的楼层最大层间位移角为1/ 572），Y向刚度增大幅度较大（模型1的第2振型周期为0.5708，Y方向地震作用下的楼层最大层间位移角为1/ 580；模型2的第2振型周期为0.5484，Y方向地震作用下的楼层最大层间位移角为1/ 628；模型3的第2振型周期为0.5510，Y方向地震作用下的楼层最大层间位移角为1/ 610），结构的抗扭能力得到改善（模型1的周期比为0.89，模型2的周期比为0.86，模型3的周期比为0.87）；楼梯间只在建筑的一端布置时，Y-偶然偏心地震作用规定水平力下的X方向最大位移与层平均位移的比值大于1.2，属于扭转不规则，而楼梯间对称的分布于建筑的端部时，考虑偶然偏心地震作用规定水平力下的X、Y方向最大位移与层平均位移的比值均小于1.2，属于平面规则。
2.3 构件配筋对比
由于篇幅有限，作者选取楼梯间四周任一框架柱、框架梁和远离楼梯间的任一框架柱、框架梁进行配筋对比（配筋面积单位为平方厘米）。
对比以上数据可以得知：考虑楼梯构件布置对整体结构的影响后，楼梯间周围的框架柱配筋、框架梁箍筋增大较多；其他框架柱配筋有所减小，且配筋变化程度与楼梯间的数量及位置也有一定关系，框架梁配筋基本没有变化。这是因为楼梯板的斜支撑作用，使楼梯间的刚度增大，按照地震力按刚度分配原则，吸收的地震较多，且楼层中间休息平台梁板使楼梯间周围的框架柱形成了短柱，考虑楼梯布置的框架柱剪力要比不考虑楼梯布置的框架柱剪力要大的多（要大50%左右），故楼梯间周围的框架柱配筋（纵筋和箍筋）有所增大，而框架梁对整体结构的刚度贡献较小，故配筋基本不受影响。从计算结果中作者也注意到参与整体计算的楼梯板配筋比未参与整体计算的楼梯板配筋要大的多（要大45%左右），现有板厚也需加厚。若设计时未使用滑动支座使楼梯板与主体结构脱开，而楼梯板又未考虑抗震计算的话，势必因为主体结构传来的地震力而拉断。
3 结论
从以上工程对比数据中可以看出，楼梯间对框架结构的影响是不容忽视的，结构设计时应充分考虑楼梯间的布置对结构的影响，结合工程具體情况采取不同措施：若楼梯间的布置导致结构平面特别不规则，发生扭转等不利影响时，应会同建筑设计人员商量调整楼梯间位置，或者采取滑动支座楼梯，以切断楼梯平台板与主体结构的水平传力途径，减小楼梯构件对主体结构刚度的影响；若楼梯间对称的分布于建筑的端部，对结构抗扭转、抗震有利，可利用楼梯间的这一利好方面，不用一味的采取滑动支座楼梯（因为滑动支座楼梯相对于与主体结构整浇的楼梯施工麻烦，甲方和施工单位不宜接受），此时应将楼梯间带入模型参与整体计算，包络设计，且楼梯构件应按抗震设计。
无论楼梯板是否与主体结构脱开，我们都应重视关键部位的抗震构造措施在结构设计、施工中的应用，如楼梯间框架柱、梁提高配筋和配箍率，箍筋全高加密，提高楼梯板板厚和配筋，对楼梯间填充墙体增设圈梁、采用钢丝网片加强等措施，保障楼梯间成为抗震“安全岛”。
参考文献：
[1]建筑抗震设计规范（GB 50011-2010）
[2]朱丙寅.建筑抗震设计规范应用与分析
【关键词】 楼梯间布置；框架结构；SATWE；周期、位移；构件配筋
引言：
历次地震震害表明，作为逃生通道的楼梯间都遭到了严重的破坏，甚至因为楼梯间的布置，造成周边构件的严重破坏，阻碍、延误了人们的逃生和救援。如何正确把握楼梯间对整体结构的影响，如何确保楼梯间在发生地震灾害时不发生破坏，从而保证人们顺利、快速的逃生，成为结构设计要点之一，《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）第6.1.15条规定：“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结构刚度的影响”。从此规范条文可以看出，楼梯间对框架结构的影响较大，应分情况对待不同楼梯间布置对整体结构的影响，当楼梯间的平面布置规则、对整体结构有利时，应计入楼梯构件对地震作用及其效应的影响，并对楼梯构件进行抗震承载力验算，采取可靠加强措施；当楼梯间的布置导致结构平面特别不规则时，应采取措施（如滑动支座楼梯），减少楼梯构件对主体刚度的影响。本文通过对不同楼梯间布置的工程模型进行对比，分析楼梯间处于不同位置时对整体结构的影响，并应采取的加强或改善措施。
1 工程概况
本工程为某中学宿舍楼，长51.2米，宽16.7米，柱网尺寸：X向4.2米、7.2米×6、3.6米，Y向6.9米、2.7米、6.9米，层高3.6米，地上五层，建筑总高度18.45米（室内外高差0.45米），建筑总面积4275.2平方米。抗震设防烈度8度（0.30g），地震分组为第三组，场地类别为Ⅱ类，设计基本风压0.55kN/㎡。为了分析对比楼梯间的布置对整体结构的影响，将计算模型分为三种情况：模型1（不考虑楼梯间布置，即楼梯间板厚为0，输入楼梯间恒载7.0 kN/㎡，活载3.5 kN/㎡）、模型2（楼梯间对称的分布于建筑的端部，并在模型中布置楼梯构件）和模型3（楼梯间只在建筑的一端，并在模型中布置楼梯构件）。
2 工程对比（本工程采用SATWE软件进行建筑结构空间有限元整体分析）
2.1 考虑扭转耦联时的振动周期（秒）、X，Y 方向的平动系数、扭转系数对比
对比以上数据可以得知：三个模型均为第1、第2振型平动，第3振型扭转，属于典型的0：0：1振动模型。考虑楼梯布置后，楼梯板作为整体结构的斜撑，对主体结构X向刚度增大幅度较小（模型1的第1振型周期为0.5809，X方向地震作用下的楼层最大层间位移角为1/ 564；模型2的第1振型周期为0.5762，X方向地震作用下的楼层最大层间位移角为1/ 573；模型3的第1振型周期为0.5731， X方向地震作用下的楼层最大层间位移角为1/ 572），Y向刚度增大幅度较大（模型1的第2振型周期为0.5708，Y方向地震作用下的楼层最大层间位移角为1/ 580；模型2的第2振型周期为0.5484，Y方向地震作用下的楼层最大层间位移角为1/ 628；模型3的第2振型周期为0.5510，Y方向地震作用下的楼层最大层间位移角为1/ 610），结构的抗扭能力得到改善（模型1的周期比为0.89，模型2的周期比为0.86，模型3的周期比为0.87）；楼梯间只在建筑的一端布置时，Y-偶然偏心地震作用规定水平力下的X方向最大位移与层平均位移的比值大于1.2，属于扭转不规则，而楼梯间对称的分布于建筑的端部时，考虑偶然偏心地震作用规定水平力下的X、Y方向最大位移与层平均位移的比值均小于1.2，属于平面规则。
2.3 构件配筋对比
由于篇幅有限，作者选取楼梯间四周任一框架柱、框架梁和远离楼梯间的任一框架柱、框架梁进行配筋对比（配筋面积单位为平方厘米）。
对比以上数据可以得知：考虑楼梯构件布置对整体结构的影响后，楼梯间周围的框架柱配筋、框架梁箍筋增大较多；其他框架柱配筋有所减小，且配筋变化程度与楼梯间的数量及位置也有一定关系，框架梁配筋基本没有变化。这是因为楼梯板的斜支撑作用，使楼梯间的刚度增大，按照地震力按刚度分配原则，吸收的地震较多，且楼层中间休息平台梁板使楼梯间周围的框架柱形成了短柱，考虑楼梯布置的框架柱剪力要比不考虑楼梯布置的框架柱剪力要大的多（要大50%左右），故楼梯间周围的框架柱配筋（纵筋和箍筋）有所增大，而框架梁对整体结构的刚度贡献较小，故配筋基本不受影响。从计算结果中作者也注意到参与整体计算的楼梯板配筋比未参与整体计算的楼梯板配筋要大的多（要大45%左右），现有板厚也需加厚。若设计时未使用滑动支座使楼梯板与主体结构脱开，而楼梯板又未考虑抗震计算的话，势必因为主体结构传来的地震力而拉断。
3 结论
从以上工程对比数据中可以看出，楼梯间对框架结构的影响是不容忽视的，结构设计时应充分考虑楼梯间的布置对结构的影响，结合工程具體情况采取不同措施：若楼梯间的布置导致结构平面特别不规则，发生扭转等不利影响时，应会同建筑设计人员商量调整楼梯间位置，或者采取滑动支座楼梯，以切断楼梯平台板与主体结构的水平传力途径，减小楼梯构件对主体结构刚度的影响；若楼梯间对称的分布于建筑的端部，对结构抗扭转、抗震有利，可利用楼梯间的这一利好方面，不用一味的采取滑动支座楼梯（因为滑动支座楼梯相对于与主体结构整浇的楼梯施工麻烦，甲方和施工单位不宜接受），此时应将楼梯间带入模型参与整体计算，包络设计，且楼梯构件应按抗震设计。
无论楼梯板是否与主体结构脱开，我们都应重视关键部位的抗震构造措施在结构设计、施工中的应用，如楼梯间框架柱、梁提高配筋和配箍率，箍筋全高加密，提高楼梯板板厚和配筋，对楼梯间填充墙体增设圈梁、采用钢丝网片加强等措施，保障楼梯间成为抗震“安全岛”。
参考文献：
[1]建筑抗震设计规范（GB 50011-2010）
[2]朱丙寅.建筑抗震设计规范应用与分析