摘要：目前，我国工程界通常采用中国建筑科学研究院编制的PKPM软件进行建模分析，所以工程界普遍做法是只考虑楼梯荷载的传导，不考虑楼梯刚度对结构的影响，只对与楼梯平台相连的框架柱按照短柱进行构造加强处理，出现计算与实际受力间的不符。同时，《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）规定：“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”。因此，对地震作用下楼梯的受力问题有必要进行深入研究。
本文通过etabs有限元软件分析了楼梯对整体结构在自振周期、多遇地震及罕遇地震下结构的地震响应和受力性能影响。
1 分析模型简介
本文以某5层框架结构为例，结构平面图见图1所示。柱截面尺寸为600*600mm，梁截面尺寸为250*600mm，梯梁截面尺寸为250*400mm，梯柱尺寸为400*400mm，结构层高均为3m，梁、板、柱混凝土均为C30。结构楼面恒荷载为2.0kN/m2，屋面恒荷载为2.5 kN/m2，楼面活荷载走廊为2.5 kN/m2，其余位置为2.0 kN/m2，屋面活荷载为0.5 kN/m2，基本风压为0.65 kN/m2。抗震设防烈度为8度（0.20g），设计地震分组为第一组，场地类别п类，阻尼比取0.05.分析中梁柱采用梁单元模拟，楼板及楼梯板采用薄壳单元模拟，etabs分析模型如图2 所示。
图1 结构平面图 图2 etabs分析模型（有楼梯）
2 模态分析
通过对有楼梯和无楼梯模型进行计算分析，可以得出模态结构（比较前6阶振型）。如表1 所示：
表1
由表1可以看出，楼梯的存在改变了结构振型出现的次序；增加楼梯后，结构的第一振型周期减小了13.94%，第二振型周期减小了12.18%，第三振型周期减小了9.45%。出现这种情况，与楼梯的斜撑效应有关，由于楼梯的斜撑效应增大了楼梯间局部的抗侧移刚度，并使得结构的抗侧刚度增大，从而导致结构的自振周期减小。楼梯间作为结构的抗侧力构件又影响了抗侧刚度的分布，而原结构的扭转刚度本来就低，从而导致了扭转振型的提早出现。
3 反应谱分析与无楼梯的对比
3.1 楼梯对结构总地震作用的影响
表2给出了结构有楼梯和无楼梯两种情况下基底剪力和倾覆弯矩的对比情况.
从表中可以看出，考虑到楼梯参与计算后，结构的整体地震作用有了明显的变化。其中X向基底剪力、Y向倾覆力矩有增大比较明显，Y向基底剪力、X向倾覆力矩稍微会有点减小。这也说明不考虑楼梯参与整体计算分析的方法是偏于不安全的。
3.2 楼梯对结构位移的影响
图3、图4分别给出了结构没有楼梯和有楼梯的情况下在水平双向反应谱输入下（ ： ）的结构位移的比较。蓝色表示X向，红色表示Y向。
图3 不考虑楼梯的层间位移角 图4 考虑楼梯层间位移角
图中，蓝色表示X向，红色表示Y向。从图中可以看出：对于X向楼层层间位移角，考虑楼梯的层间位移角比不考虑楼梯的层间位移角要小；对于Y向楼层层间位移角，考虑楼梯的影响要大于不考虑楼梯的影响。说明考虑楼梯参与计算后，结构的X向刚度增加，使得层间位移减小，虽然楼梯的参与也使Y向的刚度增加，但是结构扭转效应明显，使Y向层间位移增加。
4 结论
本文通过简单对比有楼梯和无楼梯结构自振特性，结构的整体反应以及地震反应谱下结构的受力变化，可以得出如下结论：
（1）考虑楼梯参与计算后，结构的自振周期减小，振型的出现顺序发生变化，结构的扭转效应增强；
（2）考虑楼梯参与计算后，结构的基底剪力和倾覆弯矩变大。由于楼梯楼梯参与计算使X向刚度增加，结构的X向位移减小，虽然Y向刚度也有所增加，但是扭转效应比较明显，因此Y向的位移稍有变大。
（3）若整体计算不计入楼梯的斜撑作用，建议做概念性设计，采取有效措施对整体计算结果予以调整，对楼梯间构件予以加强。如楼梯间平面位置的确定考虑体刚度的均衡；楼梯间柱全高加密箍筋；梯板设双层钢筋，增加拉接筋；承梯梁考虑垂直水平双向受力，适当增加配筋量。
参考文献：
[1]刘桂娟.浅谈当前住宅建筑设计（J），科技资讯，2010（24）
[2]南王萍.浅谈住宅建筑节能设计[J].山西建筑，2007，33（25）：
论文作者:周攀
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/8/17
标签：楼梯论文; 结构论文; 位移论文; 刚度论文; 荷载论文; 楼梯间论文; 剪力论文; 《基层建设》2018年第20期论文;