半樓層處鋼懸挑樓梯設(shè)計探討

【摘要】鋼筋混凝土懸挑樓梯已大量應(yīng)用于民用建筑，其設(shè)計與計算已有不少介紹。但介紹鋼結(jié)構(gòu)懸梯樓梯設(shè)計的文章很少，介紹在半樓層處加設(shè)懸挑梁的鋼樓梯設(shè)計的文章更是幾乎沒有。本文根據(jù)青島財富中心售樓處鋼懸挑樓梯的設(shè)計，在樓層梁間加設(shè)鋼柱與樓層梁鉸接，在鋼柱的半樓層處加設(shè)懸挑梁，通過計算分析及實際應(yīng)用，對在半樓層處加設(shè)懸挑梁的鋼樓梯設(shè)計進(jìn)行了初步的探討。實踐表明該結(jié)構(gòu)形式合理，計算理論正確。

【關(guān)鍵詞】懸挑樓梯；懸挑梁；半樓層；鋼結(jié)構(gòu)

隨著科學(xué)技術(shù)、人民生活水平的不斷提高，人們對美觀的要求越來越高，隨之出現(xiàn)諸多的懸挑結(jié)構(gòu)，懸挑式樓梯也逐漸增多，但介紹鋼懸挑樓梯的文章很少，且在半樓層處加設(shè)鋼懸挑樓梯的介紹更少。本文根據(jù)青島財富中心鋼結(jié)構(gòu)售樓處懸挑樓梯的設(shè)計進(jìn)行探討，希望能對廣大工程設(shè)計人員及科學(xué)研究人員提供一定的參考價值。

通常的懸挑結(jié)構(gòu)通常是在樓層處從柱子上加懸挑梁，或在向結(jié)構(gòu)內(nèi)部能延伸一定長度的梁的情況下從梁上加懸挑梁以平衡懸挑梁根部的彎矩，如圖一、圖二所示。

本文探討從半樓層處加設(shè)懸挑梁的結(jié)構(gòu)形式。半樓層處懸挑梁另一側(cè)沒有梁平衡彎矩，且不能保證都在框架柱處設(shè)懸挑梁，沒有框架柱，懸挑梁沒有支撐點，這就給設(shè)計帶來很大的難處，經(jīng)探討，本文采用在樓層鋼梁間下掛鋼柱（柱與樓層梁鉸接），再在樓層間即鋼柱中間附近加設(shè)懸挑梁的結(jié)構(gòu)形式，如圖三、圖四所示：

為了增加層間柱的穩(wěn)定性，又在半層處增加了橫梁與原框架柱聯(lián)系作為層間柱的平面外支撐，如圖四所示。

青島財富中心售樓處是加建在車庫上的五層鋼框架結(jié)構(gòu)，美國貝氏建筑事務(wù)所的建筑大師對建筑造型的美觀要求很高，售樓處的一個室外樓梯要求不能有任何柱子，做成純懸挑式樓梯；而沿整個建筑做懸挑樓梯，需要在半樓層處加設(shè)懸挑梁，懸挑梁不能像樓層處一樣可以向室內(nèi)延伸鋼梁，這就給設(shè)計帶來很大的困難，故該工程采用了上述的結(jié)構(gòu)形式。樓梯平面、立面如圖五、圖六所示：

梯柱與樓層梁連接節(jié)點如圖七所示，半樓層處懸挑梁與梯柱連接節(jié)點如圖八所示：

懸挑梁計算簡化二維模型如圖九所示，用PKPM建模計算，計算結(jié)果如圖十、圖十一所示。

因?qū)嶋H柱子兩端是有位移和變形的，不是完全的固定支座，應(yīng)該考慮結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用，故用sap2000空間三維建模計算，經(jīng)計算應(yīng)力比增大（如圖十二），位移也發(fā)生變化，但都在規(guī)范允許范圍內(nèi)。

目前該工程已建成兩年，實踐表明該結(jié)構(gòu)形式合理，計算理論正確，對于工程實踐有一定的指導(dǎo)意義。

懸挑結(jié)構(gòu)形式多樣，但大都從樓層處懸挑，半樓層處懸挑的結(jié)構(gòu)介紹及研究尚不多見。隨著人類對美感的追求越來越高，對結(jié)構(gòu)形式的要求也越來越高。本文通過在樓層間加設(shè)與樓層梁鉸接連接的鋼柱，在鋼柱中間段加設(shè)與鋼柱剛接連接的懸挑鋼梁的理論探討及工程實踐應(yīng)用對于懸挑結(jié)構(gòu)的研究及實際應(yīng)用具有一定的參考意義。