楼梯参与结构整体工作的计算分析
焦 柯1 吴文勇2 黄真康2 童慧波2
（1广东省建筑设计研究院 510010，2深圳市广厦软件有限公司 518028）
[摘要] 本文给出了楼梯参与结构整体计算的方法，分析了梯板、梯柱和梯梁在抗震结构中的作用，比较了楼梯布置在不同位置对结构的不同影响。计算结果表明在框架结构中楼梯及其周边构件将承担更多地震力，是结构设计应加强的部位，因此整体分析应考虑楼梯构件的刚度。在剪力墙结构中，若梯板两端分别支撑在两片墙肢上，则楼梯对剪力墙的影响不可忽视。本文通过一个实际工程计算结果比较，说明楼梯构件参与结构整体工作的必要性。本文计算方法及结果可供结构设计人员参考。
[关键词] 楼梯 建筑结构 空间分析 刚度
Structural analysis of staircase participated in the working of building structure
Jiao Ke1, Wu Wenyong2, Huang Zhenkang2, Tong Huibo2
(1 The Architectural Design & Research Institute of Guangdong Province, Guangzhou 510010, China;
2 Shenzhen Goodshow Software Co.,Ltd, Shenzhen 518028, China)
Abstract: The overall analysis method of staircase together with building structure is suggested. The effect of the slab，column, girder of staircase to the whole building are estimated. The effects of staircase placed in different location are compared. The result show, in frame structure, that more earthquake forces may be distributed to the component of stair and other members around it, and that the staircase’s stiffness have to take into account. Moreover, in the shear-wall structure, if the slab of staircase is supported by two wall branches, the stiffness effect of the staircase to shear-wall should not be ignored. A practice model has been used to analyze the effect of staircase stiffness, and above viewpoints are proved The calculating method and the conclusion can be referred for structural design.
Keywords: staircase; building structure; space analysis; stiffness
作者介绍:焦柯，教授级高工，广东省建筑设计研究院计算中心主任；吴文勇，教授，深圳市广厦软件有限公司总工，电话：0755-83997845，83997832，Email:gscad@public.szptt.net.cn，网址：
www.gscad.com.cn。
0 前言
汶川大地震被损坏建筑的一个特点是楼梯构件的破坏（如图1[3]），影响了逃生通道安全，造成人员伤亡。根据2008年版《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）3.6.6条，结构计算中应考虑楼梯构件的影响。本条规定主要考虑到楼梯的梯板具有斜撑的受力状态，对结构整体刚度有较明显的影响。目前结构设计中计算分析模型一般是不输入楼梯构件的，将其等效为荷载加到周边构件。原因有两个，一是工程师普遍认为楼梯构件对结构受力影响不大，通过构造措施就可以保证安全；二是结构设计软件没有提供楼梯参与整体分析的功能，若用通用有限 元程序计算，斜板、梯梁 图1楼梯破坏照片 和梯柱的输入和网格剖分较麻烦，所以一般整体模型是不考虑楼梯构件的。本文采用GSSAP软件的楼梯分析功能，研究了楼梯构件进入空间分析后，对结构整体刚度、楼梯间角柱的影响，梯柱、梯梁、梯板和平台板的受力特点，及不同位置的楼梯对框架结构的影响规律，楼梯对高层框剪结构的影响等。
1 在空间分析中实现楼梯共同参与计算的方法
楼梯构件包括梯板、平台板、梯柱和梯梁。楼梯板和平台板采用空间壳单元模拟，可准确计算板的面内和面外刚度，梯梁和梯柱采用多节点的空间杆单元模拟，可实现梁柱跨中节点与板、墙节点的变形协调。设计软件要实现楼梯参与空间分析，一要操作简单，应主要采用参数化输入方式，比三维图形输入方式方便，不增加工程师的工作量；二要计算模型自动处理功能强，无需人工干预可将楼梯构件自动网格剖分，并转换为有限元模型，楼梯板、平台板、梯梁、梯柱、楼梯间角柱、楼梯间混凝土墙、楼梯间砖墙和框架梁之间所有节点自动对应，所有构件交界处
[
本帖最后由 woaipanqun 于 2009-10-10 01:16 编辑 ]
