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东北大学设计研究院（有限公司） 辽宁 沈阳 110000
【摘 要】钢结构以其轻质高强的特性，加之近年来我国经济快速发展，钢产量不断提高，钢结构被广泛应用于多高层建筑中。在钢框架结构中，楼梯与框架梁柱的连接直接影响着结构的承载能力、变形能力和整体稳定性等，因此，楼梯与框架梁柱的连接设计必然成为钢结构设计的核心环节。本文主要探讨了钢框架结构中楼梯与框架梁柱的连接方法。
【关键词】钢框架结构；楼梯；框架梁柱；连接方法
引言
高层建筑框架结构中的楼梯部分常常会发生如梯板断裂、梯梁剪断等质量问题，本文主要采取等效刚度的手段来强化楼梯抵抗侧面刚度，整体结构模型可利用斜杆来充分考虑楼梯的抗侧向荷载，从而获取在地震荷载作用线梯板与框架梁柱之间的附加应力，楼梯与框架梁柱之间的连接效果也得到了加强。
一、钢结构应用现状
钢材本身具有强度高，自重轻，抗震性能好，施工速度快，环境污染小等独特的优点，因此，以钢结构为主的建筑是一项很有发展前途的建筑体系，钢材一直被广泛地应用于建筑行业，在国外发达国家，特别是澳大利亚，日本等国，小高层、高层钢结构住宅的广泛使用达5O%。美国钢框架住宅占20%。高层建筑方面的研究，我国还需要努力达到发达国家的水平。
近些年来，我国经济快速发展，钢产量不断提高，钢结构逐渐被人们重视。基于钢材所具有强度高、抗震性能好、施工速度快以及环境污染小等优点，以钢结构为主的多层和小高层建筑在不断增加，应用领域不断扩大，并逐步向高层和超高层领域发展。目前，世界上很多著名的高层建筑都采用了钢结构，比如，高度508米的台北101大厦。框架结构在钢结构建筑中是比较常见的一种结构体系，楼梯与框架梁柱连接质量的好坏直接影响到整个钢结构的安全稳定性，是钢结构设计的关键。而高层建筑框架结构中的楼梯部分常常会发生如梯板断裂、梯梁剪断等质量问题，只有合理解决这些问题，才能保障钢框架结构的质量。
二、楼梯对框架梁柱构件的内力影响
1、基本规律
在框架结构当中，垂直梯板的地震内力有着稍微的变化，而梯板方向的内力有着非常明显的变化，会增大框架柱的剪力以及地震轴力，在结构刚度当中，楼梯构件的刚度所占比例会决定增加的实际比例。梯板以及框架梁所连的剪力以及弯矩会有着非常明显的增大。
2、楼梯构件相连的框架梁柱
框架柱构件的轴向应力增大，柱两端对称分布约为 4.1 倍、中间集中分布约为 4.4 倍，而一端分布约为 3.1 倍。框架柱构件的剪切应力也会增大，柱两端对称分布约为 2.4 倍、中间集中分布约为 2.8 倍，而一端分布约为 1.0 倍。框架梁柱构件沿着梯板方向延伸至框架梁段，所承受荷载与连接梯板、框架平台梁的方式类似，梁构件的端部受到弯矩荷载增大，梁两端对称分布约为 1.55倍、中间集中分布约为 1.5～1.6 倍，而一端分布约为1.25 倍。
3、楼板的实际受力
在一定地震的实际作用之下，这样楼梯的斜板会处在极其复杂的受力状态之下，应该先是比较明显的轴向的一种受力，之后会受到竖向的剪力，除此之外，在受到压力时存在着非常必要的扭矩以及内弯矩。
4、平台梁的实际受力
通常来讲，楼梯的休息平台梁当中一般存在着相对比较大的轴力，同时有着非常复杂的受力状态。对楼梯进行直接支撑的踏步梁是最复杂的，一直处于各种复杂的一种受力状态，在踏步斜板以及框架柱间存在的顺梯会存在着一定的地震效应，会处在一种受压的状态，且有着最大的轴力。所以，在实际设计框架结构楼梯时，应该对比较复杂的受力状态进行充分的考虑。
5、平台柱的荷载作用
在地震荷载作用下，临近踏步斜板的短柱构件往往处于一种双向偏压或偏拉状态，临近踏步最远的区域地震效应最小。也就是说，高层建筑框架楼梯结构设计应该充分考虑到临近踏步斜板的短柱构件的地震效应。
三、钢结构中楼梯与框架梁柱的连接方法
1、建模工序
基于 PKPM 软件，以模仿 AutoCAD 操作界面可实现动态查询功能。通过改变正交轴网可定义和标注上、下开间不完全对称建筑结构，也可实现轴网的任意拼接。采取对话框手段又可以定义边的分布、构件的排序、构件的检索和构件的查询。抬高上节点的标高，根据斜率批量输入斜梁，次梁和层间梁的分布可提前至同主梁同位置分布。同时，增加了自动计算楼板自重的功能，可由操作者自由选择，梁构件、柱构件、墙体、施工节点和次梁荷载的输入及修改均可移至建模同步实现。
2、计算
在相应的简图当中，应该对节点的核心区域的箍筋面积以及非加密区域的面积进行明确标出，还应该有效标出竖向分布筋的实际面积。在对相应的参数进行定义的过程中，应该增加人工定义的系数的相关功能。同时还应该增加分析以及计算位移、温度应力的实际功能。另外，还应该增加分析验证刚性杆、截面构件以及支撑的相关功能，加入稳定验算整体框架的实际功能。
3、设计出图
钢筋平法图增加了钢筋的表格改进模式，可快速实现拷贝录入过程，同时也可直接实现对挑梁的设计改进。增加了加密段配件改进修复保护功能，如有计算配件大于实际配置钢筋的情况会以红色字体标识。除此之外，应该增加楼板剖面绘制的相关功能，进行实际标注的位置应该在梁边以及梁中，应该保持钢筋图中与实际的一致性。
4、基础
一般来讲，应该增加平面钢筋的表示法，应该增加剖面的实际画法，同时还应该对这些图形进行有效的复制。同时，还应该增加三维动态的实际显示的功能。对阀板的实际反力进行计算，同时还应该对裙房以及主体之间存在的反力差异进行充分考虑。在梁元法计算当中应该对相应的刚度进行增加，同时还应该对计算沉降的相关功能进行充分考虑。解决桩基的相关计算问题时，应该保证结构的合理性以及明确性。
5、钢结构
针对不同截面的钢筋混凝土构件可定义严格的验收规范及标准。可充分考虑焊接组合 H 形截面的翼缘板做焰切边或轧制边对整体结构稳定性的影响。三维模型数据可依据刚架截面优化结构的快速更新，由整体结构的总用钢量来预估投标报价，同时也可以绘制柱脚锚栓平面分布图形。对抗震极限承载能力不满足时给出节点加强的办法，可以绘制节点加强后的施工图。对底层为框架，顶层为门式刚架的结构，可以整体进行节点设计，下部框架连接按照框架的连接方式设计与施工，顶层斜梁与柱的连接、梁与梁的连接按照门式刚架节点来设计与施工。复杂空间建模与分析程序，对于型钢构件组成，按照支撑分布的塔架，空间桁架，网架，软件增加了是否进行截面满应力优化的选项。相对比较复杂的空间建模以及分析的相关程序，能够组成构件，根据支撑作用的塔架，在软件当中应该增加优化应力的相关选项。
结语
本文从钢结构应用现状及楼梯对框架梁柱构件的内力影响入手，探讨了钢结构中楼梯与框架梁柱的连接方法，以供参考。
参考文献：
[1]赵琅.梁端加腋型节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接单调荷载试验研究[D].长安大学，2014.
[2]陈达.梁柱弱轴连接钢框架结构力学性能研究[D].中南林业科技大学，2014.
[3]张勇胜.钢框架柱高强螺栓拼接节点力学性能与设计方法研究[D].湖南大学，2014.
[4]李洁青.方钢管柱H型钢梁外套管节点高强螺栓漏拧、欠拧和超拧的研究分析[D].昆明理工大学，2014.
[5]吴函恒.钢框架—预制混凝土抗侧力墙装配式结构体系受力性能研究[D].长安大学，2014.
[6]张谦.高强钢组合D型偏心支撑框架结构动力弹塑性性能分析[D].西安建筑科技大学，2014.
【摘 要】钢结构以其轻质高强的特性，加之近年来我国经济快速发展，钢产量不断提高，钢结构被广泛应用于多高层建筑中。在钢框架结构中，楼梯与框架梁柱的连接直接影响着结构的承载能力、变形能力和整体稳定性等，因此，楼梯与框架梁柱的连接设计必然成为钢结构设计的核心环节。本文主要探讨了钢框架结构中楼梯与框架梁柱的连接方法。
【关键词】钢框架结构；楼梯；框架梁柱；连接方法
引言
高层建筑框架结构中的楼梯部分常常会发生如梯板断裂、梯梁剪断等质量问题，本文主要采取等效刚度的手段来强化楼梯抵抗侧面刚度，整体结构模型可利用斜杆来充分考虑楼梯的抗侧向荷载，从而获取在地震荷载作用线梯板与框架梁柱之间的附加应力，楼梯与框架梁柱之间的连接效果也得到了加强。
一、钢结构应用现状
钢材本身具有强度高，自重轻，抗震性能好，施工速度快，环境污染小等独特的优点，因此，以钢结构为主的建筑是一项很有发展前途的建筑体系，钢材一直被广泛地应用于建筑行业，在国外发达国家，特别是澳大利亚，日本等国，小高层、高层钢结构住宅的广泛使用达5O%。美国钢框架住宅占20%。高层建筑方面的研究，我国还需要努力达到发达国家的水平。
近些年来，我国经济快速发展，钢产量不断提高，钢结构逐渐被人们重视。基于钢材所具有强度高、抗震性能好、施工速度快以及环境污染小等优点，以钢结构为主的多层和小高层建筑在不断增加，应用领域不断扩大，并逐步向高层和超高层领域发展。目前，世界上很多著名的高层建筑都采用了钢结构，比如，高度508米的台北101大厦。框架结构在钢结构建筑中是比较常见的一种结构体系，楼梯与框架梁柱连接质量的好坏直接影响到整个钢结构的安全稳定性，是钢结构设计的关键。而高层建筑框架结构中的楼梯部分常常会发生如梯板断裂、梯梁剪断等质量问题，只有合理解决这些问题，才能保障钢框架结构的质量。
二、楼梯对框架梁柱构件的内力影响
1、基本规律
在框架结构当中，垂直梯板的地震内力有着稍微的变化，而梯板方向的内力有着非常明显的变化，会增大框架柱的剪力以及地震轴力，在结构刚度当中，楼梯构件的刚度所占比例会决定增加的实际比例。梯板以及框架梁所连的剪力以及弯矩会有着非常明显的增大。
2、楼梯构件相连的框架梁柱
框架柱构件的轴向应力增大，柱两端对称分布约为 4.1 倍、中间集中分布约为 4.4 倍，而一端分布约为 3.1 倍。框架柱构件的剪切应力也会增大，柱两端对称分布约为 2.4 倍、中间集中分布约为 2.8 倍，而一端分布约为 1.0 倍。框架梁柱构件沿着梯板方向延伸至框架梁段，所承受荷载与连接梯板、框架平台梁的方式类似，梁构件的端部受到弯矩荷载增大，梁两端对称分布约为 1.55倍、中间集中分布约为 1.5～1.6 倍，而一端分布约为1.25 倍。
3、楼板的实际受力
在一定地震的实际作用之下，这样楼梯的斜板会处在极其复杂的受力状态之下，应该先是比较明显的轴向的一种受力，之后会受到竖向的剪力，除此之外，在受到压力时存在着非常必要的扭矩以及内弯矩。
4、平台梁的实际受力
通常来讲，楼梯的休息平台梁当中一般存在着相对比较大的轴力，同时有着非常复杂的受力状态。对楼梯进行直接支撑的踏步梁是最复杂的，一直处于各种复杂的一种受力状态，在踏步斜板以及框架柱间存在的顺梯会存在着一定的地震效应，会处在一种受压的状态，且有着最大的轴力。所以，在实际设计框架结构楼梯时，应该对比较复杂的受力状态进行充分的考虑。
5、平台柱的荷载作用
在地震荷载作用下，临近踏步斜板的短柱构件往往处于一种双向偏压或偏拉状态，临近踏步最远的区域地震效应最小。也就是说，高层建筑框架楼梯结构设计应该充分考虑到临近踏步斜板的短柱构件的地震效应。
三、钢结构中楼梯与框架梁柱的连接方法
1、建模工序
基于 PKPM 软件，以模仿 AutoCAD 操作界面可实现动态查询功能。通过改变正交轴网可定义和标注上、下开间不完全对称建筑结构，也可实现轴网的任意拼接。采取对话框手段又可以定义边的分布、构件的排序、构件的检索和构件的查询。抬高上节点的标高，根据斜率批量输入斜梁，次梁和层间梁的分布可提前至同主梁同位置分布。同时，增加了自动计算楼板自重的功能，可由操作者自由选择，梁构件、柱构件、墙体、施工节点和次梁荷载的输入及修改均可移至建模同步实现。
2、计算
在相应的简图当中，应该对节点的核心区域的箍筋面积以及非加密区域的面积进行明确标出，还应该有效标出竖向分布筋的实际面积。在对相应的参数进行定义的过程中，应该增加人工定义的系数的相关功能。同时还应该增加分析以及计算位移、温度应力的实际功能。另外，还应该增加分析验证刚性杆、截面构件以及支撑的相关功能，加入稳定验算整体框架的实际功能。
3、设计出图
钢筋平法图增加了钢筋的表格改进模式，可快速实现拷贝录入过程，同时也可直接实现对挑梁的设计改进。增加了加密段配件改进修复保护功能，如有计算配件大于实际配置钢筋的情况会以红色字体标识。除此之外，应该增加楼板剖面绘制的相关功能，进行实际标注的位置应该在梁边以及梁中，应该保持钢筋图中与实际的一致性。
4、基础
一般来讲，应该增加平面钢筋的表示法，应该增加剖面的实际画法，同时还应该对这些图形进行有效的复制。同时，还应该增加三维动态的实际显示的功能。对阀板的实际反力进行计算，同时还应该对裙房以及主体之间存在的反力差异进行充分考虑。在梁元法计算当中应该对相应的刚度进行增加，同时还应该对计算沉降的相关功能进行充分考虑。解决桩基的相关计算问题时，应该保证结构的合理性以及明确性。
5、钢结构
针对不同截面的钢筋混凝土构件可定义严格的验收规范及标准。可充分考虑焊接组合 H 形截面的翼缘板做焰切边或轧制边对整体结构稳定性的影响。三维模型数据可依据刚架截面优化结构的快速更新，由整体结构的总用钢量来预估投标报价，同时也可以绘制柱脚锚栓平面分布图形。对抗震极限承载能力不满足时给出节点加强的办法，可以绘制节点加强后的施工图。对底层为框架，顶层为门式刚架的结构，可以整体进行节点设计，下部框架连接按照框架的连接方式设计与施工，顶层斜梁与柱的连接、梁与梁的连接按照门式刚架节点来设计与施工。复杂空间建模与分析程序，对于型钢构件组成，按照支撑分布的塔架，空间桁架，网架，软件增加了是否进行截面满应力优化的选项。相对比较复杂的空间建模以及分析的相关程序，能够组成构件，根据支撑作用的塔架，在软件当中应该增加优化应力的相关选项。
结语
本文从钢结构应用现状及楼梯对框架梁柱构件的内力影响入手，探讨了钢结构中楼梯与框架梁柱的连接方法，以供参考。
参考文献：
[1]赵琅.梁端加腋型节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接单调荷载试验研究[D].长安大学，2014.
[2]陈达.梁柱弱轴连接钢框架结构力学性能研究[D].中南林业科技大学，2014.
[3]张勇胜.钢框架柱高强螺栓拼接节点力学性能与设计方法研究[D].湖南大学，2014.
[4]李洁青.方钢管柱H型钢梁外套管节点高强螺栓漏拧、欠拧和超拧的研究分析[D].昆明理工大学，2014.
[5]吴函恒.钢框架—预制混凝土抗侧力墙装配式结构体系受力性能研究[D].长安大学，2014.
[6]张谦.高强钢组合D型偏心支撑框架结构动力弹塑性性能分析[D].西安建筑科技大学，2014.