谈楼梯对结构设计的影响

谈楼梯对结构设计的影响

谈楼梯对结构设计的影响

摘要：在建筑物当中，楼梯是竖向联系的主要通道，是建筑整体结构的重要组成部分。文章为了更好的研究楼梯对结构设计的影响，结合了工程实际情况，对带楼梯和不带楼梯的结构方案进行对比分析。

关键词：楼梯；结构设计；动力特性

在所有的多层建筑物当中，各楼层之间都会设置上下联系的通道，就目前来说，使用较为普遍的有楼梯、台阶、自动扶梯、坡道、电梯等。大多数的高层建筑当中虽说电梯是主要的垂直交通工具，但是仍然会保留楼梯的存在，楼梯建筑物当中必不可少的建筑构件，主要用于建筑物的垂直交通和紧急疏散人员的解决方式，使用最为广泛。

楼梯在建筑物当中不仅仅具有保持上下交通通行顺畅的作用，还为建筑的主体结构起承重作用，在对楼梯进行设计的时候应该要坚固、耐久、安全、防火。本文研究的内容主要通过对不同结构建筑物进行对比分析，综合讨论出楼梯对结构设计的影响。

1. 工程概况

某拟建工程共10层，设计层高为3.6m，柱的尺寸为400 mm×600 mm，梁的尺寸为250mm×500mm。建筑内楼梯设置位于端部，恒载为5 kN/m2，活载为2kN/m2。

2. 楼梯对整体结构的影响分析

2.1 楼梯对结构整体动力特性的影响

为了得出楼梯对整体结构动力特性的影响，笔者建立了两个模型，主要的区别为带楼梯与不带楼梯，并通过对6阶模态进行对比分析，得出了整体模型的周期情况。

表1 不同模型之间动力特性对比分析

动力特性 X向第一周期归一化 Y向第一周期归一化 X向第二周期归一化 Y向第二周期归一化

不带有

楼梯 1.6155 1 1.7576 1 0.5327 1 0.5333 1

带有楼梯 1.5245 0.944 1.3726 0.781 0.4900 0.919 0 .4244 0.767

周期相对该变量 - 5.6% - 21.9% - 8.1% - 23.3%

2.2 楼梯对结构整体位移的影响

在表2中，可以明确的看出楼梯对于建筑物结构整体信息的影响，建筑模型的Y向地震工况为7度，其加速度为0.1g。对工况采取了反应普工况，在下表当中的内容对比可以非常容易的看到楼梯明显的改变了模型结构Y向的行为。

表2 不同模型之间的结构对比分析

楼梯模型有楼梯无楼梯相差

Y向层刚度/（kN?m-1） 3603604 2020202 78.40%

Y向顶点最大位移/mm 15.09 19.36 -22.09%

Y向第一周期/s 1.3726 1.7576 -21.90%

Y向地震作用/kN 1290.8 1041.9 23.90%

2.3 楼梯对整体结构的影响

为了研究出建筑整体结构对楼梯位置的敏感程度变化，主要通过改变楼梯的位置来进行分析。对于在Y向地震作用下，对工况进行分析来了解不同楼梯布置的位置变化。在对比分析中得出楼梯位置不同，会导致结构的扭转中心发生变化，从中心逐渐从端部向内部转移，而相对于柱子来说，主要的扭转半径变小了，同时平动效益却增大了。

图2 不同楼梯位置楼层最大位移图3 不同楼梯位置层间位移

角

层号层号

12 12

10 10

8 8

6 6

4 4

2 2

10 20 30 0.0005 0.0010 0.0015

水平位移/mm 层间位移角/rad

3. 结束语

文章通过引入实际工程来研究楼梯对结构整体设计的影响，可以看出楼梯对对于建筑物结构来说，不仅仅能够增加整体的刚度，增大地震荷载，还能在一定程度上减少建筑结构件的层间位移，增大了结构扭转。建议在对建筑物结构和楼梯进行设计的时候应该多多考虑到实际情况，适当的增大楼梯周边柱的设计承载力，以保证建筑整体结构的合理性。

参考文献

[1] 冯远，叉小宾，李从春，熊耀清. 现浇楼梯对框架结构的抗震影响分析与设计建议.土木学报，2010，43（10）

[2] 代幻军，祁皑.基于考虑楼梯影响的钢筋混凝土框架结构地皮反应分析[J].福州大学学报，2010，38（2）

[3] 苏启旺.从“汶川大地震”引发对板式楼梯设计的思考[J].四川建筑科学研究，2008，34（4）

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