文档介绍：楼梯对主体结构抗震性能的影响分析
一、引言
在以往结构设计中一般是将楼梯部分的荷载转化为等效荷载加到周边构件,梯板、平台板、梯柱等构件单独计算,没有考虑楼梯参与结构整体的计算分析,关于楼梯构件对结构整体的抗震性能影响不很清楚。
以往这种将楼梯部分简化为等效荷载的考虑方式使我们现在的设计中存在重大的安全隐患。楼梯是重要的逃生通道,楼梯破坏意味着逃生通道被截断。,导致逃生人员不能顺利逃离,失去了宝贵的生命,在地震中,楼梯对周围构件的影响主要有两种体现,一种为楼梯间的整体破坏,另一种为楼梯间角柱的剪切破坏。作为结构设计人员,我们有责任从灾难中总结经验教训,并运用到以后设计中。
汶川地震发生后,规范编制组对《建筑结构抗震规范》GB50011-2001进行了局部修订,“计算中应考虑楼梯构件的影响”,该条的条文说明中介绍“本次修订,考虑到楼梯的梯板等具有斜撑的受力状态,对结构的整体刚度有较明显的影响。建议在结构计算中予以适当考虑。”。之后规范编制组提出了《建筑结构抗震规范》
GB50011-20xx的征求意见稿,“楼梯间的布置不应导致结构平面显著不规则,并应对楼梯构件进行抗震承载力验算”,“楼梯休息板的横梁和楼梯边梁不宜直接支承在框架柱上,支承楼梯的框架柱应考虑休息板的约束和可能引起的短柱”。这也反映出楼梯做为整体结构的一部分要参与到整体分析中的必要性和迫切性。
本文通过对典型算例的分析来探讨楼梯对主体结构抗震性能的影响。
二、模型简介
本文研究的算例为典型的4层钢筋混凝土框架结构宿舍楼,按楼梯位置的不同分为6种情况,,。算例的基本参数为:纵向7×6m,横向6m++6m,,楼板厚均为100mm,梯板140mm,楼梯休息平台板100mm;梁、柱、板采用混凝土C30,纵向钢筋HRB400,箍筋HRB335;场地类别Ⅲ类,抗震设防类别7度(),设计地震分组第一组,抗震等级三级。
假定所有构件均为均质材料,框架柱与框架梁连接简化为固接,次梁与框架梁连接简化为铰接,楼板与边梁的连接简化为简支。
柱、梁(包括楼梯柱、梁)采用直线杆单元模拟,直线杆单元为空间杆件单元,具有双向弯曲、扭转、轴向变形、双轴剪切变形效应。楼板采用膜单元模拟,膜单元只给结构提供平面内的刚度,不提供平面外的刚度,只承受面内的力和法向弯矩。
三、在地震作用下楼梯构件对整体结构的影响
通过对考虑楼梯在位置1时的模型和不考虑楼梯模型两种情况的有限元分析,将分析结果列于表3-1中,从表3-1中可知楼梯对结构X向和Y向的刚度都有影响,对Y向的影响最大。,随着层数的增加影响逐渐减少
四、楼梯布置在不同位置对框架结构的影响规律
1)设置两个楼梯时,从表4-1可以看出楼梯布置在平面位置2时Y向地震下顶点位移、层间位移角、层间位移比最小,结构的刚度最好,扭转变形的影响最小。
2)只设1个楼梯时,随着楼梯位置从楼层对称轴向两端改变,Y向地震下顶点位移、层间位移角、层间位移比等逐渐增大。,