《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2001(2008局部修訂版)第3.6.6.1條規(guī)定“計算模型的建立、必要的簡化計算與處理,
應(yīng)符合結(jié)構(gòu)的實際工作狀況;計算中應(yīng)考慮樓梯構(gòu)件的影響。”條文說明中指出“考慮到樓梯的梯板等具有斜撐的受力狀態(tài),
對結(jié)構(gòu)的整體剛度有較明顯的影響。建議在結(jié)構(gòu)計算中予以適當(dāng)考慮。”
為了適應(yīng)新的抗震規(guī)范要求,PKPM08版給出了計算中考慮樓梯影響的解決方案:在PMCAD的模型輸入中輸入樓梯,可在四邊形房間
輸入二跑或?qū)φ鄣娜、四跑樓梯。程序可自動將樓梯轉(zhuǎn)化成折梁,此后接力SATWE等的結(jié)構(gòu)計算即包含了樓梯構(gòu)件的影響。
模型輸入退出時可由用戶選擇是否將樓梯轉(zhuǎn)化為折梁到模型中,如用戶選擇此項,則程序?qū)⒁呀ê玫哪P涂饺牍ぷ髯幽夸浵碌膌t子目錄,
并自動將每一跑樓梯板和其上、下相連的平臺板轉(zhuǎn)化成一段折梁,在中間休息平臺處增設(shè)250×500mm層間梁。二跑樓梯的第一跑
下接于下層的框架梁,上接中間平臺梁,第二跑下接中間平臺梁,上接于本層的框架梁。
原有工作子目錄中的模型將不考慮模型中的樓梯布置的作用,其計算與往常相同。而在lt子目錄下的模型中,樓梯已轉(zhuǎn)化為折梁桿件,
該模型可由用戶進(jìn)一步修改。
在lt子目錄下做SATWE等的結(jié)構(gòu)計算,此時的計算可以考慮樓梯的作用。
1 樓梯輸入
在PMCAD主菜單一的結(jié)構(gòu)建模中輸入樓梯,樓梯建模應(yīng)在樓層組裝后完成,因為此時各樓層的層高已經(jīng)確定,只有層高確定之后,
各樓梯跑才能正確布置。
在【樓層定義】菜單下增設(shè)【樓梯布置】子菜單,在【樓梯布置】菜單下有三個子菜單,分別為【樓梯布置】、【樓梯刪除】、
【層間復(fù)制】。樓梯建模步驟如下:
1)點擊【樓梯布置】菜單,選擇需布置樓梯的四邊形房間(目前程序只能選擇四邊形房間);
2)點擊鼠標(biāo)右鍵,程序彈出圖1所示對話框,對話框右上角顯示樓梯的預(yù)覽圖,程序根據(jù)房間寬度自動計算梯板寬度初值,
用戶可修改樓梯定義參數(shù)。點擊【確定】按鈕完成樓梯定義與布置,如圖2所示。
目前程序可布置兩跑和對折的三跑、四跑板式樓梯。修改樓梯時,要先用【樓梯刪除】菜單將該房間的樓梯刪除再重新布置。
可用【層間復(fù)制】菜單將本層樓梯復(fù)制到其它層,要求復(fù)制樓梯的各層層高相同,且必須布置了和上跑梯板相接的桿件。
圖1 樓梯定義對話框
圖2 已將樓梯轉(zhuǎn)化成寬扁梁且自動增加層間梁的模型
2 生成樓梯模型數(shù)據(jù)
在退出PMCAD程序時,程序?qū)棾鰣D3所示對話框,最上面有一個“樓梯自動轉(zhuǎn)換為梁(數(shù)據(jù)在lt目錄下)”選項。勾選該項,
則程序在當(dāng)前工程目錄下生成以lt命名的文件夾,該文件夾中保存著將樓梯轉(zhuǎn)換為寬扁折梁后的模型。如果用戶要考慮樓梯參與
結(jié)構(gòu)整體分析,則需將工程目錄指向該lt目錄重新進(jìn)行計算;如果不勾選,則程序不生成lt文件夾,平面圖中的樓梯只是一個顯示,
不參與結(jié)構(gòu)整體分析。
生成樓梯模型數(shù)據(jù)時,程序自動將每一跑樓梯用三段寬扁梁模擬,下段為模擬下平臺的水平梁,中間為模擬梯板的斜梁,
上段為模擬上部平臺的水平梁,三段梁的寬度均取樓梯板寬度。程序在中間休息平臺處自動增設(shè)一根250×500mm的層間梁,
以傳接折梁到兩端柱上。
圖3 生成數(shù)據(jù)
3 結(jié)構(gòu)計算
考慮樓梯作用的結(jié)構(gòu)計算時一定要把工作目錄指向原來工作目錄下級的LT子目錄。
由于樓梯的布置與數(shù)據(jù)生成是在PMCAD中完成,SATWE、TAT、PMSAP等計算程序接力的是已將樓梯轉(zhuǎn)化成斜梁折梁桿件的三維模型,
計算軟件一般不用再作什么特別的設(shè)置,直接計算即可。
需要注意的是,程序給出的樓梯計算模型主要考慮樓梯對結(jié)構(gòu)整體的影響,對于樓梯構(gòu)件本身的設(shè)計,用戶應(yīng)使用專門的樓梯設(shè)計軟件
LTCAD完成。
圖4 SATWE計算模型
4 小結(jié)
在定義與布置樓梯時宜注意以下幾點:
1)最好在進(jìn)行完樓層組裝后再進(jìn)行樓梯布置,這樣程序能自動計算出踏步高度與數(shù)量,便于建模。
2)樓梯間宜將板厚設(shè)為0,不宜開全房間洞。因為考慮樓梯作用的計算模型是專門生成在lt目錄下的,當(dāng)前工作子目錄的模型計算時
不會考慮樓梯,計算模型和沒有樓梯布置的模型完全相同。以前對樓梯荷載通常的做法是將其換算成樓面荷載布置到樓梯間,
并將樓梯間處板厚設(shè)為0。這樣做可延續(xù)先前的計算方法。
3)轉(zhuǎn)換樓梯后的計算模型將樓梯間處原1個房間劃分為3個房間,且原有房間的板厚、恒活荷載等信息丟失,如果對這部分生成樓板
則程序?qū)@三個房間的板厚、恒活荷載取為本層統(tǒng)一的輸入值。需要時用戶應(yīng)手工修改。
4) 為了解決底層樓梯嵌固問題,程序在底層梁端增加了一個支撐。
5)退出PMCAD時要勾選“樓梯自動轉(zhuǎn)換為梁(數(shù)據(jù)在LT目錄下)”選項,這樣程序才能在LT文件夾中生成模型數(shù)據(jù)。如果已經(jīng)將
目錄指向了LT目錄,則在退出PMCAD時不要勾選該選項。
6) LT目錄下包含了原有的模型和樓梯轉(zhuǎn)換成斜梁的模型,用戶可以對該模型進(jìn)一步修改。