框架结构中楼梯与框架梁柱的连接方法研究

框架结构中楼梯与框架梁柱的连接方法研究应亚君宁波龙马建设有限公司摘要：楼梯构件参与结构整体计算分析后,钢筋混凝土框架结构的侧向刚度、周期、振型、地震作用、层间位移、框架梁柱的地震内力等技术指标均有明显的变化,这种变化与楼梯构件的数量与布置方式以及主体结构的侧向刚度大小等因素密切相关。楼梯相关构件(斜板、平台梁、平台柱等)在地震作用下的受力非常复杂,结构设计时应对此有充分的考虑。关键词：框架结构；娄底；框架梁柱；连接引言框架结构中的楼梯会发生梯板拉断,梯梁剪断的破坏现象。通过对楼梯抗侧刚度的分析,采用等效刚度的方式,在整体模型中利用斜杆考虑楼梯的抗侧力作用,获得地震作用下梯板及梯梁的附加内力,并且加强楼梯与框架梁柱的连接，从而对梯板及梯梁进行当的加强处理。1楼梯对框架结构构件的内力影响1.1基本规律垂直于梯板方向的地震内力略有变化，沿梯板方向有显著变化。楼梯相连的框架柱的地震轴力和剪力加大，楼梯构件刚度占结构刚度的比重越大，增加的比例越大；框架梁与梯板相连端的弯矩和剪力明显加大，另一端大多有所减少。非楼梯间梁柱的地震内力，当楼梯间对称布置时有所减少，且楼梯构件刚度占结构刚度比重越大则减少越多；当楼梯间一端布置时，无楼梯一端的柱剪力和梁端弯矩加大，同样，楼梯构件刚度占结构刚度的比重越大则加大越多。1.2楼梯构件相连的框架梁柱依然以三跨标准模型为例：(1)框架柱轴力加大，两端对称布置时约4.1倍、中部集中布置时约4.4倍，一端布置时约3.1倍。剪力加大，两端对称布置时约2.4倍、中部集中布置时约2.8倍，一端布置时约1.9倍。弯矩加大，两端对称布置时约1.3倍、中部集中布置时约1.5倍，一端布置时约1.0倍。(2)框架梁沿梯板延伸与框架柱之间的框架梁段，其受力与连接梯板和框架的平台梁类似，梁端弯矩加大，两端对称布置时约为1.55倍、中部集中布置时约为1.5，1.6倍，一端布置时约为1.25倍。2楼梯构件的地震内力2.1梯板受力地震作用下，楼梯斜板处于非常复杂的受力状态：首先是明显的轴向受力，其次是竖向受剪，另外，受压时尚存在不可忽略的面内弯矩和扭矩。2.2平台梁受力楼梯休息平台梁普遍存在较大的轴力，而且受力状态复杂。其中，尤其以直接支撑楼梯踏步的梁LTL1最为复杂，处于拉、弯、剪的复合受力状态；而顺梯方向的LTL3，位于框架柱和踏步斜板之间，直接传递踏步斜板的地震效应，处于受压状态，且轴力最大。因此，框架结构楼梯设计时，应充分的估计和考虑地震作用下楼梯平台梁的复杂受力状态，尤其是轴向内力。.2.3平台柱受力地震作用下，靠近踏步斜板的短柱LTZ1和LTZ2处于双向偏压（拉）受力状态，而离踏步较远的LT23地震效应要小得多。因此，框架结构楼梯设计时，应充分考虑LTZI及LTZ2的地震作用效应。图1平台柱受力图3结构设计建议楼梯采用现浇钢筋混凝土结构。对框架、砌体等整体性较差的结构，应采取构造措施，阻断楼梯梯板对结构侧向刚度的影响。具体措施如下图所示：图2楼梯框架结构设计改善图主要是采取将楼梯平台与主体结构脱开或梯段板下端设置滑动支座切断平台板与主体结构的水平传力途径。此时PKPM建模中可以不考虑其参与共同作用。对抗震墙、框架-抗震墙等刚度大的结构，当楼梯四周有抗震墙与连梁围合时，计算中可不考虑楼梯的影响，而采取有效构造措施确保楼梯及相应的抗震墙端柱的安全具体构造措施：加配板顶通长钢筋抗震墙端柱箍筋加密等。楼梯对主体结构的影响主要集中在底部，要加强楼梯底部的抗震构造措施。无地下室时，当楼梯在底层直接支撑在孤独梯梁上时，其无法承担梯板传来的水平推力，应避免这种做法。必须采用时，应加大其平面内钢筋和加密箍筋。特别注意设置楼梯形成的短柱，箍筋除满足计算及构造要求外，宜提高一级抗震等级进行设计。梯柱的截面应满足框架柱的最小截面面积要求不小于300x300mm，当建筑限制时，一边不得小于200mm，加大另外一边长度，建议不小于200x450，同时箍筋应全高加密。楼梯柱应严格按框架柱要求进行设计。楼梯四周有抗震墙与连梁围合时，楼梯宜与抗震墙整浇。4楼梯与框架梁柱连接方法4.1建模重新编排PKPM主界面，项目清晰，操作方便。仿AutoCAD全新操作界面，动态查询构件及菜单信息。改进正交轴网对话框，可以定义、标注上下开间不对称建筑，任意拼接轴网。采用对话框方式对构件边定义边布置，可以对构件排序、检索、查询。增加通过抬高上节点标高，按斜率成批输入斜梁功能。将次梁、层间梁布置提前到与主梁一同布置，使用更便捷。增加楼板自重计算功能，由用户选择使用。将梁、柱、墙、节点、次梁的荷载输入修改，前移到与建模同时进行。4.2计算在配筋简图中，标出了柱非加密区箍筋面积和节点核心区箍筋面积，标出了地下室剪力墙平面外的竖向分布筋面积。在“荷载组合”参数定义中，增加人工自定义组合系数功能。增加在梁和节点上定义特殊风荷载。增加温度应力、支座位移、弹性支座的分析计算功能。增加并改进了对水平风荷载、多塔结构、变截面构件、方钢管混凝土截面构件、刚性杆、水平支撑、柱间支撑的分析验算功能。增加框架整体稳定验算功能，增加楼层层间受剪承载力验算功能。增加人防荷载按房间定义的功能。4.3出图增加梁竖向强制归并功能，确保各楼层同一位置的梁编号相同。绘制梁平法施工图时，可以对任何楼层操作，做任何操作后都能保存其结果永不丢失，更好地支持回退功能。平法图增加了钢筋的表格修改方式，可以快速拷贝录入，及直接修改挑梁。增加配筋修改自动保护功能，当计算配筋大于实配钢筋时，用红色字警示。绘制柱平法施工图时，增加了修改钢筋级别和立面改筋的功能。增加画楼板剖面的功能，楼板负筋的标注位置可选梁中或梁边。楼板钢筋表中的钢筋与图中所画钢筋相一致，没有画出的钢筋不出现在钢筋表中。4.4基础增加筏板和弹性地基梁的平面钢筋表示法。增加筏板基础剖面画法，并可以复制其他图形。增加基础三维动态显示功能。增加用于沉降计算的筏板反力计算，并考虑主体和裙房之间反力的差异。梁元法计算增加了考虑基础刚度和上部结构刚度，并考虑分层综合总和法的地基刚度变化影响的沉降计算功能。梁元法增加地梁、筏板人防计算，可计算5、6级人防荷载下的梁板内力与配筋，并与非人防计算结果综合配筋。增加梁的裂缝宽度计算。解决了梁下桩基的计算问题，计算结果更加合理明确。改进有限压缩层模型的计算方法，结果更加合理。4.5钢结构改进快速二维建模；增加若干参数；可以针对不同截面的构件定义验算规范；可以考虑焊接组合H形截面翼缘为焰切边还是轧制边对稳定系数影响；可以导入优化结果。改进截面优化程序，可以对框架，框排架等所有二维建模的钢结构进行优化。二维结构计算增加楔形构件腹板变化率>60mm/m时的控制；改进计算结果输出。新的门式刚架三维建模与设计，集成刚架模型输入、截面优化、分析计算、施工图；屋面墙面设计；三维模型数据可以根据刚架截面优化结果立即更新；整体用钢量统计和报价；可以绘制柱脚锚栓平面布置图。框架节点设计修改：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。完成了带锚栓托座的柱脚，埋入式柱脚，包脚式柱脚的设计与结果输出，以及施工图绘制。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，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。框架施工图针对设计院的设计图出图方式，推出新的节点归并方法，新的设计图表达方式，图纸数量大大减少。复杂空间建模与分析程序，对于型钢构件（角钢，槽钢，工字钢，热轧钢管等）组成，按照支撑布置的塔架，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。结束语楼梯间的位置对主体结构刚度及内力分布影响较大,在建筑与结构设计时,应考虑楼梯间位置所带来的不利影响;对于普通钢筋混凝土框架结构,其楼梯间应尽量布置在结构平面的外围,以减小整体结构的扭转效应,但楼梯间不宜布置在结构最边跨,而应布置在边跨的内一跨;对靠近结构中部的楼梯间,结构设计时应考虑由其带来的扭转效应,而对布置在靠近结构周边的楼梯间,则应考虑与楼梯间相连的结构构件内力增大的影响。参考文献[1]任彧.楼梯系统对于框架抗震性能的影响[J].福建建筑.2009(03)[2]贾清霞,张煜.浅谈结构楼梯间与楼梯的震害[J].黑龙江科技信息.2009(13)[3]吴勇,王周胜,张玲.框架结构中板式楼梯震害分析及对策探讨[J].建筑技术.2009(06)[4]胡裕地.楼梯结构的震害分析和设计建议[J].科学咨询(决策管理).2009(06)框架结构中楼梯与框架梁柱的连接方法研究作者：应亚君作者单位：宁波龙马建设有限公司刊名：城市建设英文刊名：ChengshiJiansheyuShangyeWangdian年，卷(期)：2013(23)本文链接：