文档介绍：兰州理工大学
楼梯刚度对框架抗震设计的影响
汇报人:谢丽
摘要及引言
计算模型及公式
计算过程
结语
主要内容:
由Nordri®( ) 设计提供
兰州理工大学
、引言
摘要:
近年来发生的一系列地震,, 引发了工程界和研究人员对楼梯抗震问题的关注。,对楼梯破坏的原因作了思考,提出了框架抗震设计中考虑楼梯刚度的一种简化模型,利用双自由度体系对考虑楼梯刚度后结构体系的动力特性变化进行了解析推导和数值分析。采用结构力学求解器计算楼梯构件的内力,分析了不同构件的受力危险点。
兰州理工大学
引言:
当发生地震时,楼梯是重要的紧急逃生竖向通道。楼梯的抗震性能是不能忽视的。然而,原有的结构抗震设计规范中,没有对楼梯结构进行抗震计算的要求,在楼梯结构抗震方面也缺乏针对性的构梯的破坏会阻碍住户的撤离,并延误救援和消防人员的工作,从而可能导致严重伤亡。因此,楼造要求。这就导致了楼梯结构在地震灾害中表现脆弱,加重了灾害损失。,许多地震激励稍高的地方,楼梯结构发生了大量破坏,给灾害发生后的疏散和救灾造成了很大困难。笔者所在课题组震后在甘肃省陇南地震灾区(地震烈度为7~8)开展应急评估过程中,发现不少框架、砖砌体结构楼梯间破坏严重,或者楼梯先于主体结构破坏前产生不同程度的损伤,影响应急使用,主要表现在一、二层的板式楼梯断裂、断裂处的板中钢筋弯曲,楼梯小柱、楼梯平台梁开裂严重。经过笔者所在课题组的初步分析,这种震害主要是由于梯段板沿房屋高度交错布置,楼梯结构的受力特性较为复杂所致。
兰州理工大学
此外,楼梯平台梁呈现明显的扭转受力状态,加上楼梯踏步与梯段板组成的齿状结构,在齿根和板顶处产生应力集中,以及存在施工缝处理不到位等因素,导致板式楼梯断裂的事例较为多见。再加上灾害发生时,走廊、楼梯间成了人们逃生的唯一路线,人流密集时梯段荷载较为集中,不单使楼梯的主体结构负荷增大,而且对楼梯的附属构件也造成很大的负担。笔者所在课题组在震后的应急评估过程中,就发现了因疏散过程中人流集中,导致楼梯扶手侧向失稳而造成10多名学生从楼梯间坠落受伤的事例[1]。
新颁布的结构抗震设计规范中对楼梯结构抗震计算提出了一定的要求。将楼梯与框架本体结构进行整体建模分析,虽然能较好地体现楼梯与本体结构的共同工作,但计入楼梯后会减小本体结构的设计内力,当楼梯结构在地震作用下退出工作时,采用这种内力分析结果对本体结构进行设计是偏于不安全的。本文提出了楼梯结构分析的一种双自由度简化的平面模型,利用解析手段分析了楼梯刚度对本体结构设计内力的影响,并用结构力学求解器的分析结果进行对比。
兰州理工大学
:
模型:
本文选用一般工程设计中使用的有限自由度模型。为便于获取解析解,选择图1所示双自由度简化模型,即将与楼梯直接相连的框架简化为一榀平面的综合框架,结构质量仍旧简化为置于每一层楼面的一个集中质点。为体现楼梯所提供的刚度,将楼梯的梯段板和平台板简化为嵌入框架节点中的一个层间铰接桁架,如图2所示。
兰州理工大学
图1 左图为楼梯剖面示意图,右图为动力分析模型图2 简化模型
对于双自由度体系,可以获得结构动力特性的解析解。频率的表达式为:
式中:m1为一层楼板及柱、墙重;m2为二层楼板及柱、墙重;k1 为一层不考虑楼梯的抗侧移刚度;k2为二层不考虑楼梯的抗侧移刚度;w1为式中较小的值,称为第一自振圆频率;w2为式中较大的值,称为第二自振圆频率。
兰州理工大学
振型、地震影响系数、地震参与系数、地震作用公式:
兰州理工大学
由《框架结构计算分析与设计实例》的工程实例计算出结构的质量和刚度如表所示:
计算可得框架的一、二阶振型位移值(括号内为考虑楼梯刚度的位移值)
兰州理工大学
各振型的参数值:
1、考虑楼梯刚度时各振型的参数值
兰州理工大学