摘要：2008年汶川地震的发生后，行业设计规范增加了条文，要求楼梯参与结构模型计算，相应的结构设计软件也增加了计算楼梯的模块。通过使用赢建科结构设计软件不同的建模方式，对楼梯参与整体结构设计进行分析，提出在使用该软件中需要注意的一些要点。
1前言
房屋的主要疏散工具之一——楼梯，在抗震防灾中起重要的作用。2008年5月12日的汶川地震过后，专家对震害数据进行了分析。在地震发生时，框架结构中的楼梯在房屋主体结构破坏前已经破坏，没有发挥逃生的功能。
本文采用的结构抗震计算分析软件为赢建科。通过不同形式将楼梯建入模型，计算分析其对整体指标的影响，为现行钢筋混凝土框架结构现浇楼梯设计提出建模上的几点意见，供设计人员参考。
2模型的建立
本文模型为框架结构，建筑物平立面规则，抗侧力构件平面布置对称，楼板平面连续的形体。模型为5层办公楼，结构形式为框架结构，层高均为3.3m。平面布置图如下图一，框架柱中柱均为400X400，边框柱、角框柱均为500X500，框架梁按跨度选用250X500和250X400。标准层恒载：2KN/㎡，标准层活载：2KN/㎡；屋面恒载：4KN/㎡,屋面活载：0.5 KN/㎡。模型所在地区基本参数：设防烈度为7度（0.10g），二类场地，标准设防类别。周期折减系数不折减。
模型一：早前，传统做法是将楼梯间的楼板板厚输入为0，板面恒荷载输入8KN/㎡。将楼梯荷载折算成板面荷载考虑到模型里，然后通过板面荷载传到周边梁，然后再传到框架柱。
模型二：另外一种设计师常用的建模方式，就是将楼梯以构件形式分别建入模型，一般应用于布置比较复杂的楼梯，计算软件中没有提供的楼梯形式。将楼梯的梯段板、梯柱、平台梁、这几个构件以结构构件的形式建入模型。将框架梁模拟成梯段板、平台梁，将梯柱以斜撑的方式建入模型。楼梯间板厚输入0，楼梯间恒载、活载都输入0，梯段板的恒载、活载的输入是以梁上荷载考虑到模型中，输入梁上恒载为3.5KN/m(1.75m的梯段宽)。
模型三：使用软件自带的楼梯布置建入模型，楼梯间的恒载为楼梯板面装修荷载，输入1.5KN/㎡。
图一
3计算结果分析
3.1自振周期对比
自振周期是反映结构的动力特性，与结构刚度有密切的关系，周期越大，结构越柔，刚度越小。本文采用赢建科1.9.3结构计算软件分析，以下为前5阶的自振周期计算结果。
表一 自振周期对比
表二 自振周期对比
根据以上两个对比表可知，考虑软件自带楼梯参与整体计算分析后，结构的自振周期有显著的降低，意味着整体刚度有显著的提高。从结果上看，模型二对比模型一，自振周期小，结构刚度大，说明以结构构件模拟楼梯建入模型对整体刚度有一定程度的提供。
3.2构件内力分析
为了分析楼梯建立对框架结构的影响，选取各个模型中楼梯周边梁、柱结构构件进行内力分析。荷载组合选取恒载加X向地震荷载。本文选取图示一中的KL1、KL2、KZ1作为楼梯主要构件的研究对象。构件具体内力数据如下表。
表三 恒载+X向地震荷载组合下KL1内力值
表四 恒载+X向地震荷载组合下KL2内力值
表五 恒载+X向地震荷载组合下KZ1内力值
根据以上数据表得出以下几点：
1.KL1，垂直与楼梯方向（Y向），模型三，弯矩剪力最小，模型一最大。这是由于模型二、三楼层中间模拟了楼梯平台板，将荷载传到了这些模拟构件上，使得楼层的梁分担的力小了。
2.KL2，与楼梯方向（Y方向）平行，模型三，弯矩剪力最大，模型一最小。这是由于模型二、三将模拟构件，将楼梯荷载通过楼层面的梯梁传到KL2，所以弯矩剪力较大。而模型一是将楼板荷载平均分配到四周的梁。
3.KZ1，各个模型中的KZ1轴力由下到上，逐渐减小。模型二、三中的KZ1轴力、剪力较为接近。
4结论
采用赢建科进行整体计算时，应该考虑楼梯作用。在模拟楼梯建模时，应尽可能按实际楼梯的形式输入，若遇到软件中没有的楼梯形式时，可考虑模拟楼梯构件输入模型。通过整体计算模型分析可得出该结论：考虑楼梯的模型周期较小，整体刚度有一定的提高，其中顺着楼梯方向（Y方向）的刚度提高较明显。通过构件内力分析可得出该结论:楼梯周边构件的内力跟楼梯建模方式有很大的影响，应尽量模拟实际楼梯形式建入模型计算构件内力配筋。
参考文献
[1]中国建筑工业出版社. 《建筑抗震设计规范》（2016年版）（GB50011-2010）.
[2]中国建筑工业出版社. 《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）.
[3]张英. 成都大学学报（自然科学版）2013年6月第32卷 第2期.
论文作者:陈君弦
论文发表刊物:《基层建设》2019年第25期
论文发表时间:2019/12/2
标签：楼梯论文; 模型论文; 荷载论文; 构件论文; 结构论文; 内力论文; 刚度论文; 《基层建设》2019年第25期论文;