谈楼梯对结构设计的影响
论楼梯作为斜撑构件在高层结构设计中的影响
论楼梯作为斜撑构件在高层结构设计中的影响摘要：随着我国房地产行业的兴盛，以及人们更高的生活质量追求，于是对住房也有了更严格的要求。
人口向城市迁移给城市有限的土地带来较大的住房压力，在政府的引导下，高层结构住房已成为一种必然。
而在高层结构设计中，不管是抗震作用还是安全通道设置，楼梯作为斜撑构件不可缺少。
而且在高层结构调设计的时候，设计人员一般是分别完成楼梯的设计和框架的设计。
然而事实上，一旦发生地震或者其他，楼梯构件最先遭到破坏，进而破坏框架结构的预期效果。
所以，在此事实基础上，本文分析不同的高层结构设计中楼梯的影响，主要研究楼梯斜撑的作用对高层结构影响，为设计和建筑施工提供便利。
关键词：楼梯斜撑；高层结构设计；斜撑构件；影响分析1、楼梯对不同的高层结构影响按照不同的标准，高层建筑也可分为不同的结构设计。
通常我们按照承重体系和材料分为两类：承重体系分类分为我们熟悉的框架结构，剪力墙结构，还有框架-剪力墙结构，以及砌体结构；材料分为钢结构和钢筋混凝土结构，还有其混合结构。
而在这所有高层结构建筑中，相邻楼层之间都有上下沟通的通道，比较常见的有楼梯、电梯扶梯和坡道等。
尽管目前来说，大部分的高层建筑都会选择电梯作为主要的上下方式，但楼梯仍然会保留。
因为楼梯除了上下通行方便外，还给楼房的主体分担承重。
设计楼梯时候，需考虑坚固耐用，通风，防火等安全要素。
1.1单框架结构框架结构建筑里，框架柱是主要的抗侧构件，因而可以提供较好的延展性能和抗震效果。
次级的抗侧构件包含楼梯及填充墙等支撑构件，软件计算时，通常采用刚度折减的手段考虑不同的构件所提供的刚度支撑。
这些抗侧构件增强了框架结构的刚度，缩小了框架结构水平方向上位移，提高了结构的安全保障系数，但是仍然容易受到破坏。
在调查和分析大量的震害资料后，人们相信楼梯在框架结构里可以抵抗地震的水平作用力，支撑楼层之间抗侧移，所以在分析框架结构时候，不能忽视楼梯的刚度作用。
在抵抗水平震力时候，楼梯承担部分水平剪力，如果单纯依靠构造设计出的构件，是不能达到真实的承载负荷。
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 0.9190 .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。
楼梯建模对结构设计影响初探
从 结 果 可 以看 出 ：
南京站 ： 阶弹塑性极 限承载力 比几何非线性 极 限承载力下 一
降 １．％ ， ４ ６ 二阶弹塑性极 限承载力 比几何非线性极 限承载力下降 高 ， 过 多 级 分 叉 转 换 ， 以用 较 小 的 杆 件 形 成 较 大 跨 度 空 间 ， 经 可 并 ４ ．％ ， 阶弹 塑性 极 限承 载力 比一 阶 弹塑 性极 限承 载力 下 降 具有受力合 理的优点 ；） ５３ 二 ２ 一阶和二阶弹塑性分 析所得 的极 限承载 ３ ．％ 。长 沙站 ： 阶弹塑性极 限承 载力 比几何 非线性 极限承载 力值较之几何非 线性 承载力值 下降很大 ， ５９ 一 除下肢柱 为格构柱 的树 力下降 ７ ． ％ ， 阶弹塑性极 限承载力 比几何非线性极 限承载力 形柱下降小 于 ５ ％ ， １７ 二 ０ 其余均大于 ７ ％ ； ） 多级分枝 树形柱 二阶 ０ ３对 下降 ７ ． ％ ， ９ １ 二阶 弹塑性极 限承载力 比一 阶弹塑性极 限承载力下 弹塑性极 限承载力分 析 ， 由于在 二阶 弹塑性分 析时 ， 阶效应 明 二 降 ２ ． ％。长沙南站雨棚树形柱属于多级分枝 ， 阶弹塑性极 限 显 ， ６１ 二 上枝杆件容易屈 曲而导致极 限承 载力下降 。因此 建议多 级分 承载力小于 ２５倍荷 载工 况 ， 满足大 于 ２ ５倍 的最 低要求 。这 枝树形 柱应进行二 阶弹塑性分析 。 ． 不 ． 是 由于多级分枝树 形柱 在二 阶弹塑性 分析 时 ， 二阶效 应 明显 ， 上 参考文献 ： 枝杆件容易屈 曲而导致 极 限承载力 下降 。因此建议 多级分 枝树 ［ ］ 王明贵 ， １ 颜 形柱应进行二阶弹塑性分析 。上海虹桥 站 ： 阶弹塑性极 限承载 一 Ｌ 何 非线性极限承载力下降 ７ ． ％ ， 阶弹塑性极 限承载力 比 ＵＬ ９７ 二
减少楼梯构件对主体结构刚度影响的构造措施
减少楼梯构件对主体结构刚度影响的构造措施说起楼梯，大家都不陌生吧？从小到大，不知道爬了多少次，去楼上去楼下，倒也没觉得它有多么特别，最多就是个走路的地方。
但你知道吗，这个看似普通的“上下通道”，其实在建筑结构里有着不小的“重量”呢！如果不注意设计，楼梯的构件可能会对整个建筑的刚度产生影响，造成不小的麻烦。
你以为楼梯只是为了让人走得方便，实际上，它还在默默地与大楼的“骨架”斗智斗勇。
今天我们就来聊聊，如何通过一些巧妙的构造措施，减少楼梯对主体结构刚度的影响，保证建筑既稳固又安全。
要明白楼梯不仅仅是“楼上楼下”这么简单，它的存在对于建筑整体的稳定性有着微妙的影响。
大家可以想象一下，如果楼梯设计不合理，它就像一个“外来的劲敌”，试图在建筑的结构中占据一席之地。
尤其是那些不太注意结构刚度的小楼梯，往往在垂直方向上的负担较重。
换句话说，楼梯就像是一个重力的“吸铁石”，它会对建筑产生不小的拉扯，影响整栋大楼的稳定性。
怎么避免这种情况？减少楼梯对主结构的影响就成了关键所在。
这就得从设计上着手了。
首先要做到的，就是在楼梯设计时，选材要讲究，材料的刚度必须与建筑主体协调。
比如，在选择楼梯的支撑梁时，使用更轻便但同样结实的材质，不仅能减少负担，还能保证楼梯的稳固性。
说到这里，可能有人会问了，怎么才能做到不影响整体刚度呢？最简单的办法就是通过“减重”来解决。
没错，减轻楼梯本身的重量，减少对主体结构的压力。
常见的做法就是使用预应力钢筋混凝土或者高强度轻质材料，这些材料看起来轻巧，但其实强度高得出奇，既能保证楼梯的使用安全，又不会让楼梯成了大楼的“累赘”。
我们还可以通过合理的布置来巧妙解决楼梯对结构刚度的影响。
比如，不是所有楼梯都得铺满整层的空间，有时我们可以将楼梯设置成“悬挑”的形式，简单来说，就是让楼梯在部分区域“悬空”。
这样做的好处就是，减少楼梯对楼板的支撑点，从而减轻楼梯对整体刚度的冲击。
很多建筑设计师都采用这种方式，通过巧妙的设计，让楼梯与楼板之间的联系减少，既达到了功能要求，又不至于让楼梯成为结构的“累赘”。
板式建筑物楼梯对框架结构整体计算的影响分析
板式建筑物楼梯对框架结构整体计算的影响分析在框架结构建筑物不断增多的今天，我们对框架结构的建筑物进行计算的过程中，不可忽视一些关键性的因素，比如板式建筑物楼梯的影响就比较大，它对框架结构会造成的影响也是比较多的。
所以，本文进一步分析了板式建筑物楼梯对框架结构整体的计算影响，总结了影响的诸多方面，供参考和借鉴。
标签：板式建筑物；楼梯；框架结构；整体计算；影响我们研究和计算框架结构建筑物，不得不重视板式建筑物楼梯的影响力，在分析和计算的过程中，要将板式建筑物楼梯的影响放在重点位置，才能够保证框架结构整体计算更加科学。
1、楼梯概念设计的理论分析建筑框架结构设计是主要设计依据、抗震等级、人防等级、地基情况及承载力、防潮抗渗做法、活荷载值、材料等级、施工中的注意事项，选用详图，通用详图或节点，以及施工图中未画而通过说明来表达的信息，如混凝土的含碱量不得超过3kg/m3等。
楼梯在建筑物中是一个空间结构，各种构件以相当复杂的方式共同工作，这种复杂的、非弹性性质的、材料的时效、阻尼变化等多种因素，在实际计算中存在着不准确性。
故在建筑抗震理论远未达到很科学严密的情况下，单靠理论计算很难使楼梯具有良好的抗震能力，因而在实际工程设计中我们多了许多概念，假定与简化。
如楼梯不宜放在建筑物的角部和边部，以便于荷载的传递；同时减少水平地震力作用下空间扭转作用的影响。
实际上踏步和平台梁是整体连接，计算时需要在支座处加构造负筋；以往在建筑工程中负筋一端锚入楼梯梁，另一端伸进楼梯板四分之一的踏步板跨度。
但通过实际工程震害发现，在梯板四分之一处梯板断裂或梯板混凝土剥落。
再次，楼梯板在水平地震力作用下具有桁架中的腹杆效应，将产生较大的拉压力。
楼梯板由原先我们只考虑竖向力时的受弯构件，转变为“拉压弯”构件，加强了楼梯处的局部抗侧刚度；结构刚度越大，地震作用效应越大，配筋越多。
楼梯参与整体计算时的楼梯板配筋要比常规做法计算出来的钢筋面积大出40%左右，当楼梯板不能承受地震力所产生的轴力及弯矩，势必出现梯段被拉断的情况。
建筑中采用双层剪刀楼梯时对结构设计的影响及设计建议
建筑中采用双层剪刀楼梯时对结构设计的影响及设计建议摘要：本文以某商业建筑布置双层剪刀楼梯为例，对不同荷载输入方式下两个模型的计算结果进行对比、分析后，提出相应的设计建议。
关键词：建筑；双层剪刀楼梯；荷载输入方式；结构设计；设计建议作为楼层间垂直交通用的构件，楼梯在多层无电梯建筑中是重要的垂直交通通道使用，在各种建筑中更是应急情况（如火灾、地震等）下的重要逃生通道。
2008年5月12日汶川大地震诸多因楼梯破坏或楼梯引起的主体结构构件破坏导致的逃生通道中断震害，充分表明了楼梯及与之相连的主体结构构件设计的重要性，现行《建筑抗震设计规范》，对楼梯及带有楼梯的结构设计提出了具体要求。
笔者结合在工作中发现的双层剪刀楼梯荷载输入方式与实际受力情况不同，进而补充按实际传力路径进行建模、计算，通过两种荷载输入方式的计算结果对比、分析，从而提出不同荷载输入方式对结构设计的影响并给出设计建议。
一、问题的提出剪刀楼梯是楼梯的常见形式之一，指在同一楼梯间设置一对相互重叠（交叉），又互不相通的两个楼梯（中间用防火墙隔开），梯段一般为单跑直梯段，其剖面似剪刀形，故而得名。
剪刀楼梯最重要的特点就是，在同一楼梯间里设置了两个相互独立的楼梯，具有两条垂直方向疏散通道的功能，因而能实现平面设计中占用较小空间，提高疏散效率，从而节约建筑面积的效果。
剪刀楼梯的特点（或者优势）造就了其在公共建筑、高层居住建筑中具有较高的使用率。
图一楼梯二层平面图图二楼梯剖面图（二层）笔者工作中遇到的某商业建筑项目，基本信息为：设计使用年限为50年，建筑结构安全等级按一级，抗震设防类别为重点设防类，抗震设防烈度为7度（0.10g），设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类，则场地特征周期为0.35g，钢筋混凝土框架结构，地下1层，地上3层，该项目采用了双层剪刀楼梯，如图一、图二所示。
在查看计算书、模型的过程中发现，设计人员仍采用面荷载输入方法（简称“方法一”，以下同）考虑楼梯荷载，且梯板区格内未指定单向导荷方式，见图三、图四所示（篇幅所限，仅以二层为例）。
板式建筑物楼梯对框架结构整体计算的影响分析
２ ０ １ ３ 年 ６ 月
成都大学学报（ 自然科学版）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ （ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
筑抗震设防类别为丙类建筑㈨．
３ 模 型模 态 分析
模态分析可用来计算结构的固有振动特性， 而 结构的固有振 动特性 与结构本身 的质量 和刚度有 关Ｂ － ６ 】 ． 不 同分析模型的固有频率和振型是不同的 ．
本研究采用 Ｓ Ａ Ｐ ２ ０ ０ ０ 结构分析软件 ， 计算 了 ２ 种模 型前 １ ０阶振 型对应 的 自振周期 ， 计算 结果如 表 １
０ 引 言
楼梯是多层及高层建筑 的竖向通道 ， 是建筑的
重要 组成 部分 ． 在 目前 的建 筑结 构 中 ， 现浇 混凝土 板 式 楼梯被 大量 采用 ， 并 且 通 常作 为 独 立构 件 或 结 构
段板厚 为 １ ５ ０ ｍ ｍ． 根据荷载规范 ， 楼面活荷载 ２ ． ０
ｋ Ｎ ／ ｍ ￣ ； 走廊、 楼梯活荷载 ３ ． ０ ｋ Ｎ ／ ｍ ￣ ； 屋面为非上人 屋面， 活荷载取 ０ ． ５ ｋ Ｎ ／ ｍ ￣ Ｊ ． 底层层高为 ４ ． ８ ｎ ｌ ， ２ ～ ６ 层层高均为 ３ ． ６ ｉ ｎ ， 平面布置图如图 １ 所示 ． 在Ｐ Ｋ — Ｐ Ｍ中计 算 出合 理 的构 件 尺寸 ： 框架柱 ５ ５ ０×５ ５ ０
表 ２ 不 同荷 载组合下典型构件 （ Ｌ １ 、 Ｌ ２ ） 的 内力值
从表 １ 数据可看 出 ， 考虑楼梯参与结构 的整体 计算ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ， 结构的水平刚度增大 、 自振周期显著缩短 ． 在第一振型中， 平行于梯段方 向的 自振周期缩短 了 ２ ０ ． ５ ％， 在 垂 直 于 梯 段 方 向 的 自振 周 期 缩 短 了
框排架结构主厂房现浇楼梯对整体结构的影响及设计对策
“ ” 放 是沿 长度方 向每 隔 ３ ｍ 左 右 设置 一道 伸 缩后 浇 ０ 带 ， 制 后 浇 带封 闭 时 间 ， 以减 小 混凝 土 收 缩应 力 控 用
排架结构形式 中现 浇楼梯 参与分析时楼梯周边 的梁、柱 地震 作用。计算结构表 明，结构 分析 中计入楼梯对 结构 的 自振周 期、 刚度分布及构件 内力影响较 大。结构 中楼梯及周边构件将 承担 更多的地震 力， 楼梯处主体结构须 考虑地震影响 ， 在抗震
条件 下应增强构造要求 。最后提 出了楼梯结构抗 震设 计及构
ｓａｒａ ｉｅ ｒｈｑ ｋ ｓｇ ｅ ｅ ｔ ｔ ｉ； ｎｔ－ ａ ｔ ｕａ ｅｄｅ ｉ ｎ； ｆ ｃ
在汶 川 及 历届 地 震灾 害 中 ，楼梯 作 为 生命 通道 Ｉ 却破 坏 多有 发 生 ， 些甚 至 断 裂 、 有 倒塌 。这 些 引起 了
【 关键词】 热发 电； 排架结构； 余 框 楼梯 ； 抗震设 计； 响 影 【 中图分类号】 Ｕ ９ Ｔ ３９ 【 文献标志码】 Ａ
务等 。其 结 构布 局一 般 为框排 架 结构 体系 ， 汽机 间与
配 电室 、 控 室 等 综合 布 置 ， 结 构竖 向层 的布 置较 集 其 为 杂 乱 ， 在 大 量 的错 层 现 象 ， 其 功 能 布 局 限制 ， 存 受
ａ ａｙ ｉ ｓ ｏ ａ ｏ ｓｄ ｒ ｔ ｎ ｏ ａ ｒ ｎ ｃ ｌ ｕ ａｉ ｇ ｇ ｅ ｌ ｎ ｌ ｓｓ ｈ ｗｓｔ ｔｃ ｎ ｉ ｅ ａｉ ｆｓ ｉ ｉ ａ ｃ ｌｔ ｒ ａ ｙ ｈ ｏ ｔ ｓ ｎ ｔ
【 要】通过工程 实例分析 了余 热发 电主 厂房钢筋 混凝 土框 摘
ｔ ｅ ａ ｔ ｅ ｒｈ ｕ ｋ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｄ ｔｉ ｆ ｓ ｉｍｉ ｅ ｉ ｆｓ ｉ ｈ ｎ ｉ ａ ｔ ｑ ａ ｅ ｄ ｓｇ ｎ ｅ ｌ ｏ ｅ ｓ ｃ ｄ ｓｇ ｏ ｒ — ａ ｓ ｎ ａ ｔ
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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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