基于不同計算方法下的梯段配筋分析

韓瑞杰 溫叢格

（鄭州科技學(xué)院土木建筑工程學(xué)院，河南鄭州 450064）

基于不同計算方法下的梯段配筋分析

韓瑞杰 溫叢格

（鄭州科技學(xué)院土木建筑工程學(xué)院，河南鄭州 450064）

運(yùn)用TSSD、理正軟件及手算3種不同的計算方法，對不同跨度的梯段配筋進(jìn)行計算，并對三者配筋大小進(jìn)行比較分析。該計算分析結(jié)果有利于提高梯段配筋時的計算效率，并可為工程設(shè)計人員提供一種便捷的梯段配筋校核方法。

TSSD；理正軟件；手算；配筋；梯段

歷次震害表明，樓梯作為生命通道，在地震反復(fù)作用下，將會發(fā)生梯梁或梯板的拉壓斷裂或其他形式的破壞，嚴(yán)重影響人員疏散及救援工作的展開。因此，研究樓梯構(gòu)件的破壞機(jī)理，以及從樓梯破壞的教訓(xùn)中分析原因，成為了諸多學(xué)者進(jìn)行結(jié)構(gòu)震害分析的一個方向［1，2］。

現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計中，梯段的配筋一直是困擾很多結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的一個難題。配筋取值過大，有悖于經(jīng)濟(jì)性，同時梯段剛度過大，相應(yīng)吸收的地震力也較大，對抗震存在著不利影響；梯段配筋取值偏小，雖可以降低建造成本，但對整個樓梯的抗震及生產(chǎn)生活都隱藏著未知的風(fēng)險。同時，樓梯作為震害時逃生時的“生命通道”，配筋偏小也是工程設(shè)計中所不允許的。

1 基本參數(shù)

采用鋼筋混凝土板式樓梯（AT型），跨度（梯段水平投影長度）L0=3 300mm，t=120mm樓梯平面圖，其基本參數(shù)如表1所示。

表1 鋼筋混凝土板式樓梯基本參數(shù)

2 不同方法計算

分別采用3種不同計算方式對3種不同跨度的樓梯（具體參數(shù)如表2所示）進(jìn)行計算，其結(jié)果分別如表2所示。

表2 不同跨度樓梯梯段的尺寸參數(shù)

2.1 基于TSSD的梯段配筋計算

對于梯段水平投影長度L0=3 300mm，梯板厚度t=120mm（t為經(jīng)驗取值，取L0的1/30～1/26），采用TSSD進(jìn)行計算分析，所得配筋結(jié)果（1m寬板帶的配筋）：底部受拉縱筋，計算面積As為807.3mm2。

同理，分別采用TSSD對梯段跨度L0=2 700mm、梯板厚度t=100mm及梯段水平投影長度L0=3 900mm、梯板厚度t=140mm進(jìn)行計算可知（括號內(nèi)為L0=3 900mm，t= 140mm時的數(shù)據(jù)）：底部受拉縱筋，計算面積As為677.2mm2（933.3mm2）。

2.2 基于理正軟件的梯段配筋計算

對于梯段跨度L0=3 300mm，梯板厚度t=120mm（t為經(jīng)驗取值，取L0的1/30～1/26），采用理正軟件進(jìn)行計算分析，所得配筋結(jié)果（1m寬板帶的配筋）：底部受拉縱筋，計算面積As為708.4mm2。

同理，分別采用理正軟件對梯段跨度L0=2 700mm、梯板厚度t=100mm及梯段跨度L0=3 900mm、梯板厚度t= 140mm進(jìn)行計算可知（括號內(nèi)為L0=3 900mm，t=140mm時的數(shù)據(jù)）：底部受拉縱筋，計算面積As為575.5mm2（825.2mm2）。

2.3 基于手算的梯段配筋計算

以梯段跨度L0=3 300mm，梯板厚度t=120mm為例，僅在考慮梯段中三角形臺階的自重時取等效板厚，t0=t+a/2（a為梯板與臺階所圍成三角形斜邊上的高），cosα=

當(dāng)梯段跨度分別為2 700mm（厚度t=100mm）和3 900mm（厚度t=140mm）時，所得梯段底部縱筋分別為：L0= 2 700mm時，As=355.9mm2；L0=3 900mm時，As=572.4mm2。

經(jīng)計算，以上2種工況下，受拉縱筋配筋率均符合最小配筋率要求。

3 配筋分析

對于3種不同算法下不同跨度的梯段底部縱筋計算，所得計算配筋結(jié)果有明顯的差異。采用TSSD軟件計算梯段縱筋面積整體上高于理正軟件和手算所得配筋面積，但兩種軟件計算值差距相對較小，而軟件計算值與手算值差距較大。TSSD計算配筋是手算配筋值的1.63～1.90倍不等，是理正計算配筋值的1.15倍左右。理正軟件計算配筋值大小介于TSSD計算配筋值和手算配筋值之間，約為手算配筋值的1.5倍左右。

參照計算結(jié)果，鑒于樓梯作為生命通道的特殊作用，在進(jìn)行配筋時有必要對板底縱筋進(jìn)行加強(qiáng)。同時，隨著梯段跨度的增加，底部縱筋加強(qiáng)力度還應(yīng)相應(yīng)提高。由內(nèi)力組合計算梯板跨中配筋應(yīng)為樓面板靜力計算配筋值的2倍，這也與TSSD計算后的實際配筋值較為相符。因此，對于不同方法進(jìn)行梯段底部縱筋的計算，TSSD配筋較為合理，理正配筋計算可作為校核參考，考慮撓度和裂縫及地震作用，實際配筋結(jié)果必須大于手算結(jié)果。

對于裂縫和撓度的要求，從軟件計算來看，TSSD和理正計算軟件均未將裂縫和撓度作為限定條件來進(jìn)行配筋計算，而只是根據(jù)計算配筋進(jìn)行裂縫和撓度的驗算。一般裂縫很容易滿足要求，但撓度根據(jù)計算配筋則很難滿足。通常可依據(jù)工程經(jīng)驗，在TSSD計算配筋的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加配筋或增加板厚來解決撓度問題。

4 結(jié)論

通過不同計算方法對3種不同跨度梯段進(jìn)行了計算配筋的對比分析，得出如下結(jié)論可為工程應(yīng)用分析時采用：①當(dāng)梯段傾角相同，梯段的跨厚比固定或相近時，隨著梯板跨度的增加，其底部縱筋配筋值呈線性提高，同時計算配筋值所在直線斜率與梯段所在直線斜率也存在著相應(yīng)的倍數(shù)關(guān)系，此結(jié)論極大方便了工程設(shè)計和工程校核；②通過3種計算方法的配筋比較，手算配筋值同等工況下最小，探索者計算配筋值最大，理正軟件計算配筋介于兩者之間；③根據(jù)工程實際和震害情況分析，在探索者計算結(jié)果的基礎(chǔ)上，根據(jù)梯段跨度的不同，適當(dāng)對底部縱筋進(jìn)行加強(qiáng)，并對頂部配筋進(jìn)行拉通設(shè)置，并使配筋面積與底筋保持一致，這一措施是可取的，也是滿足工程要求的需要。

［1］岳中文，韓瑞杰，郝文峰，等.基體裂紋-異型夾雜相互作用焦散線實驗研究［J］.工程力學(xué)，2015（10）：198-202.

［2］岳中文，宋耀，韓瑞杰，等.含異型雙夾雜三點(diǎn)彎曲梁動態(tài)斷裂行為的實驗研究［J］.Journal of Southeast University，2016（3）：333-338.

Analysis of Ladder Section Reinforcement Based on Different Calculation Methods

Han RuijieWen Congge
（Department of Civil and Architecture Engineering，Zhengzhou University of Science and Technology，Zhengzhou Henan 450064）

Three different calculation methods including TSSD,the Lizheng software and handing-count were used to calculate the ladder reinforcement of different span,and the size of the reinforcement was analyzed.The calculation results are in favor of improving the calculation efficiency,and can provide a convenient method for the engineering designers to check the reinforcement.

TSSD；Lizheng software；handing-count；reinforcement；the ladder section

TU318+.2

A

1003-5168（2016）12-0120-02

2016-11-25

韓瑞杰（1986-），男，碩士，助教，研究方向：結(jié)構(gòu)工程及構(gòu)件斷裂方向研究。