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【摘 要】楼梯对于楼梯是结构必不可少的一部分，特别是在灾害来临时，楼梯是人们逃生的主要通道，因此在抗震设计中必须保证楼梯结构的安全。本文结合2008年汶川大地震案例，分析了楼梯对结构计算的影响并初步研究了处理技术，为下一步的研究提供参考。
【关键字】楼梯；建筑结构；抗震性能
1.引言
当前，楼梯构件在整体结构中的受力状态、楼梯构件对主体结构的作用效果及影响程度等有一个较为清楚的了解与把握，同时《建筑抗震设计规范》的现骨干条文也提出楼梯构件在结构计算中的考虑依据。以下将深入地探讨楼梯在地震中出现的震害，借此来引出楼梯对结构的影响，提出其有效的处理方案。
2.实例分析
为了进一步研究楼梯对整体结构、结构构件等影响，现通过建立多个5开间系列的分析模型来进行深入分析。模型为地上6层的多层建筑，层高均为3.900m，地坪处设置拉梁，基础顶标高-2.000m。柱材料选取C40，其余构件均选用C30。柱截面尺寸为650x650，梯柱截面尺寸为300x300，框架梁截面尺寸均为300x600，梯梁截面尺寸为250x400，楼梯间次梁截面尺寸为300x600，其余次梁截面尺寸均为250x500。地震动参数选取7度（0.15g），一组，II类场地。
3.计算分析结果
从计算分析结果表明，楼梯对结构的影响，其基本规律表现在如下方面：
（1）由于考虑楼梯构件，结构整体刚度加大但是其在结构平面内分布并不均匀，从而导致结构整体分析结果发生变化。这些分析结构的变化程度取决于纯框架的刚度、楼梯的数量和布置的位置等情况。大致上表现出来的规律是楼梯刚度与纯框架结构刚度比值越大，则平动周期减少越多，总地震作用加大越多，沿梯板方向影响大，垂直梯板方向影响很小；楼梯在楼面的两端对称布置，扭转周期明显减少，扭转位移比减少较多；楼梯布置在楼面中部，扭转影响不明显；楼梯布置在楼面的一端，扭转周期有所减少，但扭转位移比明显加大。如对结构的侧向刚度影响见图1所示。
（2）楼梯同样对结构的自振周期产生影响，对于纯框架结构来说，其存在横向、纵向以及扭转。对于带楼梯的框架结构，其第一振型表现出纵向；对于三跨框架结构来说，如果结果设置有两部楼梯，则结构顺梯方向周期将减少20%左右；垂直梯板方向则减小不明显；同时结构中楼梯数量直接影响到结构的扭转周期变化，从分析表明，对于两端对称布置楼梯的结构来说，结构周期将减少25%左右，对于中部集中布置时基本不变，一端布置楼梯时则将使结构的周期减少不到20%。
（3）楼梯对结构层间位移的影响。从研究表明，对于三跨框架结构来说，两端对称布置楼梯时，沿梯板方向的最大层间位移将减小20%左右；而中部布置楼梯时，则层间位移只减小10%左右；而对于仅仅一端布置楼梯时，没有设置楼梯的另一段，其层间位移将增大20%左右。显然，楼梯只是采取一端布置，这时结构的抗扭刚度明显减少，无楼梯的位置对于的层间位移将增大20%，甚至接近原来的1.40倍。
（4）楼梯对框架结构构件的影响，主要表现对构件内力的影响。以三跨框架结构为例，框架柱的轴力将加大，其具体表现在：对于两端对称布置楼梯时，框架柱轴力将增大约4.1倍，对于中部集中布置楼梯时框架柱轴力将增大约4.4倍，而一端布置时框架柱轴力将增大约3.1倍。框架柱的剪力同样得到加大，两端对称布置楼梯时框架柱剪力增大约2.4倍，中部集中布置楼梯时剪力约2.8倍，一端布置时约1.9倍。框架柱的弯矩同样得到加大，两端对称布置时楼梯约增大1.3倍、中部集中布置楼梯时约增大1.5倍，一端布置楼梯时增大约1.0倍。对框架梁端弯矩均加大，两端对称布置楼梯时约增大1.55倍、中部集中布置楼梯时约增大1.5～1.6倍，一端布置时楼梯时约增大1.25倍。
综上所述，楼梯对结构整体周期与振型、侧向刚度、结构位移、地震作用、扭转效应以及构件内力等均产生影响，其影响程度与楼梯的设置位置、数量以及结构的刚度相关。影响现象表现在对于楼梯数量设置越多，结构受到的影响越大；均匀对称设置楼梯，则有利于控制结构的扭转效应；楼梯参与计算后，局部构件内力会增大，其余构件内力可能会减小；楼梯构件自身受力存在一定的复杂性。
4.处理建议
针对楼梯对结构以及构件的影响，采取相应的处理手法是关键。
（1）考虑到楼梯对垂直于梯板方向的影响程度较小，但在梯板方向的影响程度较大，因此针对楼梯布置的较偏时则构件应当考虑扭转效应。对于边榀框架按扭转位移比不小于1.35的要求设计，还应当考虑双向水平地震作用等。
（2）与楼梯构件相连的框架柱、框架梁（楼面梁），应考虑楼梯对构件所产生的附加的地震内力，关键是轴力和剪力。附加地震内力的大小取决于楼梯刚度占结构总刚度比例的增加而加大。对于基本对称的多跨、多开间的框架结构，楼梯间两根框架柱合计承担的附加地震剪力值大体接近（70%～100%），框架柱轴向力增加较多，有的可能接近3倍。而与楼梯间非相连的框架柱，而且楼梯对称布置时则可不考虑楼梯的影响。
（3）针对楼梯构件地震下的受力复杂，必须予以重视。梯板应计入地震轴力和面内弯矩的影响，按面外拉弯、面内压弯剪构件设计。连接梯板和框架的平台梁应计入地震轴力影响，按压弯或拉弯构件设计。对支承梯板的平台梁则采取拉弯剪构件设计。支承平台梁的短柱，取平台梁的轴向力作为剪力设计。
5.结语
地震作用下加入楼梯对整体结构的刚度影响不可忽略，楼梯各构件在地震作用下受力不同于仅仅按照重力荷载作用下分析结果。建议框架结构楼梯梯段、休息平台及梯柱设计时宜考虑地震作用，刚度计算时应考虑楼梯对整体刚度的影响。
【关键字】楼梯；建筑结构；抗震性能
1.引言
当前，楼梯构件在整体结构中的受力状态、楼梯构件对主体结构的作用效果及影响程度等有一个较为清楚的了解与把握，同时《建筑抗震设计规范》的现骨干条文也提出楼梯构件在结构计算中的考虑依据。以下将深入地探讨楼梯在地震中出现的震害，借此来引出楼梯对结构的影响，提出其有效的处理方案。
2.实例分析
为了进一步研究楼梯对整体结构、结构构件等影响，现通过建立多个5开间系列的分析模型来进行深入分析。模型为地上6层的多层建筑，层高均为3.900m，地坪处设置拉梁，基础顶标高-2.000m。柱材料选取C40，其余构件均选用C30。柱截面尺寸为650x650，梯柱截面尺寸为300x300，框架梁截面尺寸均为300x600，梯梁截面尺寸为250x400，楼梯间次梁截面尺寸为300x600，其余次梁截面尺寸均为250x500。地震动参数选取7度（0.15g），一组，II类场地。
3.计算分析结果
从计算分析结果表明，楼梯对结构的影响，其基本规律表现在如下方面：
（1）由于考虑楼梯构件，结构整体刚度加大但是其在结构平面内分布并不均匀，从而导致结构整体分析结果发生变化。这些分析结构的变化程度取决于纯框架的刚度、楼梯的数量和布置的位置等情况。大致上表现出来的规律是楼梯刚度与纯框架结构刚度比值越大，则平动周期减少越多，总地震作用加大越多，沿梯板方向影响大，垂直梯板方向影响很小；楼梯在楼面的两端对称布置，扭转周期明显减少，扭转位移比减少较多；楼梯布置在楼面中部，扭转影响不明显；楼梯布置在楼面的一端，扭转周期有所减少，但扭转位移比明显加大。如对结构的侧向刚度影响见图1所示。
（2）楼梯同样对结构的自振周期产生影响，对于纯框架结构来说，其存在横向、纵向以及扭转。对于带楼梯的框架结构，其第一振型表现出纵向；对于三跨框架结构来说，如果结果设置有两部楼梯，则结构顺梯方向周期将减少20%左右；垂直梯板方向则减小不明显；同时结构中楼梯数量直接影响到结构的扭转周期变化，从分析表明，对于两端对称布置楼梯的结构来说，结构周期将减少25%左右，对于中部集中布置时基本不变，一端布置楼梯时则将使结构的周期减少不到20%。
（3）楼梯对结构层间位移的影响。从研究表明，对于三跨框架结构来说，两端对称布置楼梯时，沿梯板方向的最大层间位移将减小20%左右；而中部布置楼梯时，则层间位移只减小10%左右；而对于仅仅一端布置楼梯时，没有设置楼梯的另一段，其层间位移将增大20%左右。显然，楼梯只是采取一端布置，这时结构的抗扭刚度明显减少，无楼梯的位置对于的层间位移将增大20%，甚至接近原来的1.40倍。
（4）楼梯对框架结构构件的影响，主要表现对构件内力的影响。以三跨框架结构为例，框架柱的轴力将加大，其具体表现在：对于两端对称布置楼梯时，框架柱轴力将增大约4.1倍，对于中部集中布置楼梯时框架柱轴力将增大约4.4倍，而一端布置时框架柱轴力将增大约3.1倍。框架柱的剪力同样得到加大，两端对称布置楼梯时框架柱剪力增大约2.4倍，中部集中布置楼梯时剪力约2.8倍，一端布置时约1.9倍。框架柱的弯矩同样得到加大，两端对称布置时楼梯约增大1.3倍、中部集中布置楼梯时约增大1.5倍，一端布置楼梯时增大约1.0倍。对框架梁端弯矩均加大，两端对称布置楼梯时约增大1.55倍、中部集中布置楼梯时约增大1.5～1.6倍，一端布置时楼梯时约增大1.25倍。
综上所述，楼梯对结构整体周期与振型、侧向刚度、结构位移、地震作用、扭转效应以及构件内力等均产生影响，其影响程度与楼梯的设置位置、数量以及结构的刚度相关。影响现象表现在对于楼梯数量设置越多，结构受到的影响越大；均匀对称设置楼梯，则有利于控制结构的扭转效应；楼梯参与计算后，局部构件内力会增大，其余构件内力可能会减小；楼梯构件自身受力存在一定的复杂性。
4.处理建议
针对楼梯对结构以及构件的影响，采取相应的处理手法是关键。
（1）考虑到楼梯对垂直于梯板方向的影响程度较小，但在梯板方向的影响程度较大，因此针对楼梯布置的较偏时则构件应当考虑扭转效应。对于边榀框架按扭转位移比不小于1.35的要求设计，还应当考虑双向水平地震作用等。
（2）与楼梯构件相连的框架柱、框架梁（楼面梁），应考虑楼梯对构件所产生的附加的地震内力，关键是轴力和剪力。附加地震内力的大小取决于楼梯刚度占结构总刚度比例的增加而加大。对于基本对称的多跨、多开间的框架结构，楼梯间两根框架柱合计承担的附加地震剪力值大体接近（70%～100%），框架柱轴向力增加较多，有的可能接近3倍。而与楼梯间非相连的框架柱，而且楼梯对称布置时则可不考虑楼梯的影响。
（3）针对楼梯构件地震下的受力复杂，必须予以重视。梯板应计入地震轴力和面内弯矩的影响，按面外拉弯、面内压弯剪构件设计。连接梯板和框架的平台梁应计入地震轴力影响，按压弯或拉弯构件设计。对支承梯板的平台梁则采取拉弯剪构件设计。支承平台梁的短柱，取平台梁的轴向力作为剪力设计。
5.结语
地震作用下加入楼梯对整体结构的刚度影响不可忽略，楼梯各构件在地震作用下受力不同于仅仅按照重力荷载作用下分析结果。建议框架结构楼梯梯段、休息平台及梯柱设计时宜考虑地震作用，刚度计算时应考虑楼梯对整体刚度的影响。