《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011－2001（2008局部修訂版）第3.6.6.1條規(guī)定“計(jì)算模型的建立、必要的簡化計(jì)算與處理，應(yīng)符合結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀況；計(jì)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(jì)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(jì)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�跑、四跑樓梯。程序可自�?dòng)將樓梯轉(zhuǎn)化成折梁，此后接力SATWE等的結(jié)構(gòu)計(jì)算即包含了樓梯構(gòu)件的影響。
模型輸入退出時(shí)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(xiàng)，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(dòng)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(jì)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(jì)算，此時(shí)的計(jì)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?yàn)榇藭r(shí)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(gè)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(diǎn)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(diǎn)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(dòng)計(jì)算梯板寬度初值，用戶可修改樓梯定義參數(shù)。點(diǎn)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(shí)，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(dòng)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(shí)，程序?qū)�彈出圖3所示對話框，最上面有一個(gè)“樓梯自動(dòng)轉(zhuǎn)換為梁（數(shù)據(jù)在lt目錄下）”選項(xiàng)。勾選該項(xiàng)，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(jì)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(gè)顯示，不參與結(jié)構(gòu)整體分析。
生成樓梯模型數(shù)據(jù)時(shí)，程序自動(dòng)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(dòng)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(jì)算
考慮樓梯作用的結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)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(jì)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(jì)算軟件一般不用再作什么特別的設(shè)置，直接計(jì)算即可。
需要注意的是，程序給出的樓梯計(jì)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(jì)，用戶應(yīng)使用專門的樓梯設(shè)計(jì)軟件LTCAD完成。
 
圖4  SATWE計(jì)算模型
4 小結(jié)
在定義與布置樓梯時(shí)宜注意以下幾點(diǎn)：
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(dòng)計(jì)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?yàn)榭紤]樓梯作用的計(jì)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(jì)算時(shí)不會(huì)考慮樓梯，計(jì)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(jì)算方法。
3） 轉(zhuǎn)換樓梯后的計(jì)算模型將樓梯間處原1個(gè)房間劃分為3個(gè)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)�這三個(gè)房間的板厚、恒活荷載取為本層統(tǒng)一的輸入值。需要時(shí)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(gè)支撐。
5） 退出PMCAD時(shí)要勾選“樓梯自動(dòng)轉(zhuǎn)換為梁（數(shù)據(jù)在LT目錄下）”選項(xiàng)，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(shí)不要勾選該選項(xiàng)。
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