半樓層處鋼懸挑樓梯設計探討

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

【關鍵詞】懸挑樓梯；懸挑梁；半樓層；鋼結構

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

通常的懸挑結構通常是在樓層處從柱子上加懸挑梁，或在向結構內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懸挑梁的結構形式。半樓層處懸挑梁另一側沒有梁平衡彎矩，且不能保證都在框架柱處設懸挑梁，沒有框架柱，懸挑梁沒有支撐點，這就給設計帶來很大的難處，經探討，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懸挑梁的結構形式，如圖三、圖四所示：

為了增加層間柱的穩定性，又在半層處增加了橫梁與原框架柱聯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構，美國貝氏建筑事務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懸挑梁，懸挑梁不能像樓層處一樣可以向室內延伸鋼梁，這就給設計帶來很大的困難，故該工程采用了上述的結構形式。樓梯平面、立面如圖五、圖六所示：

梯柱與樓層梁連接節點如圖七所示，半樓層處懸挑梁與梯柱連接節點如圖八所示：

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

因實際柱子兩端是有位移和變形的，不是完全的固定支座，應該考慮結構的協同作用，故用sap2000空間三維建模計算，經計算應力比增大（如圖十二），位移也發生變化，但都在規范允許范圍內。

目前該工程已建成兩年，實踐表明該結構形式合理，計算理論正確，對于工程實踐有一定的指導意義。

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