框架结构中楼梯的抗震设计分析

1、·50·第38卷第9期2012年3月SHANXI山西ARCHITECTURE建筑Vol38No9Mar2012文章编号：1009-6825（2012）09-0050-02框架结构中楼梯的抗震设计分析王大斌摘张莉2（1太原理工大学力学学院，山西太原030024；2恒大地产集团太原有限公司，山西太原030024）要：对某框架结构的四种不同楼梯形式进行了抗震分析，探讨了其在小震、中震及大震作用下楼梯及结构的周期、位移、受力等变化情况，为框架结构的楼梯设计提供了有益的参考。PKPM，关键词：框架结构，楼梯，抗震设计中图分类号：TU3754文献标识码：A层间位移角等进行对比分析，分析

2、结果见表1。以及最大水平位移、0引言在汶川大地震中，许多建筑的楼梯未能发挥其作为灾难中逃生通道的重要作用。在地震中首先发生扭转、剪拉等破坏。特别造成重大的人员伤亡和财是框架结构的楼梯在地震中损毁严重，1产损失。2010建筑抗震设计规范2中，我国新修订的GB50011-第366的1条规定：计算模型的建立，必要的简化计算与处理，应复核结构的实际工作情况，计算中应考虑楼梯构件的影响。在条文说明中提出：地震中楼梯的楼板具有斜撑的受力状态。框架结构属于柔性结构，地震中变形较大。楼梯构件作为K3形斜撑，提高了框架结构的整体刚度。同时，由于楼梯间的局部刚度较大，使结构吸收了过多的地震能，容易首先发生破坏。且

3、在考虑楼梯的抗震设计中，由于其刚度较大，梯板配筋及截面4尺寸也相应增大，从而造成楼梯间的局部刚度继续增大。主要原因是因为楼梯板与平台梁及平台板的刚接，使得水平地震作用表1模型类型一阶自振周期/s二阶三阶X方向Y方向X方向Y方向X方向Y方向X方向Y方向小震反应谱分析结果无楼梯080420729706617821041/12341/1104楼梯滑动079620722506385791021/12641/1108楼梯铰接07326068860641179951/12791/1243楼梯刚接07209068240628677931/12971/1276最大水平位移/mm位移角首层刚度/N·m

4、1最大地震反应力/kN639E+05659E+05686E+05710E+05509E+05512E+05613E+05634E+0565796097670261436733656768146674下产生较大轴力；同时作为斜撑的楼板使得连接处的平台梁产生弯、剪、扭的复杂受力状态。如果消除楼梯板的斜撑作用，使其成为单纯的受弯构件，则可降低楼梯间局部刚度，使楼梯构件在地震中不会过早的破坏。由表1计算结果显示，楼梯参与整体建模对框架结构周期影响较大。其中，楼梯铰接时第一振型周期减小642%，楼梯刚接时第一振型周期减小1035%。且考虑楼梯建模后，结构的第二、第三自振周期发生变化，结构扭转加剧。主要原

5、因是楼梯的加入使得结构刚心与质心不对称，容易形成水平方向的刚度突变，造成扭转。结构的最大水平位移和层间位移角随着楼梯滑动连接、铰接、刚接，依次减小，说明楼梯对结构水平位移的影响依次增大。楼梯参与整体建模后，使得结构自振周期减小，刚度增大，地震中将吸收更多的地震能，最大地震作用力增大。同时，随着结构刚结构的层间位移以及最大水平位移角均减小。度的增大，结构模型的建立本工程采用五层框架模型，抗震设防烈度为7度第一组，设计基本地震加速度为010g，场地类别为类，框架抗震等级为二级，计算振型个数为15，地震影响系数最大值为012。首层层高45m，其他层层高为33m。柱子截面为05m×05m，梁

6、截面X方向为05m×07m，Y方向为04m×05m。框架结构平面图见图1。为了方便对比，采用PKPM程序分别建立不考虑楼梯铰接和刚接的四种计算模型，楼梯构造建模以及楼梯滑动连接、如图2所示5。3中震下结构模型的反应谱分析2010建筑抗震设计规范中给出了结构中震条我国GB50011-7度（010g）时为023。模型按照件下的地震影响系数最大值，框架设计等级调整为一级。中震反应谱分析结中震不屈服设计，果见表2。中震条件下，结构的最大水平位移和层间位移角显著增大。结构的最大水平位移和层间位移角在Y方向时楼梯滑动连接与2小震下结构模型的反应谱分析无楼梯模型的值接近，主要是因为楼梯滑

7、动连接时楼梯构件不形允许相对位移的出现，使得结构变形一致。成斜撑的受力状态，对不考虑楼梯建模以及楼梯滑动连接、铰接和刚接四种模型分别进行小震下的结构地震反应谱分析，对结构前三阶自振周期收稿日期：2012-01-02作者简介：王大斌（1985-），男，助理工程师4大震下结构模型的分析大震作用下，结构的部分构件进入弹塑性变形状态，并陆续出第38卷第9期2012年3月文章编号：1009-6825（2012）09-0051-03SHANXI山西ARCHITECTURE建筑Vol38No9Mar2012·51·基于柔度的损伤识别方法池育源（山西省交通科学研究院，山西太原030006）

8、摘要：对结构检测的一般方法作了介绍和总结，利用通用有限元建立数值模型，对基于柔度的损伤识别方法的有效性进行了验结果表明该方法能够有效判别结构的损伤位置和损伤程度，可应用于工程检测。证，文献标识码：A结构损伤探测的基本问题可以归结为如何从给定的结构动通过恰当的分析方法确定损伤的出现、出现的位力特性的测量，置和损伤的程度。损伤识别流程如图1所示。目前常用的结构损伤诊断技术主要有：1）基于固有频率变化的损伤识别技术；2）基于刚度的损伤识别技术；3）利用振型变化识别结构损伤；4）基于柔度变化的损伤识别；5）振型曲率法识别损伤。现时间推迟，数量减少，且楼梯与其他构件塑性铰出现时间较接近，说明楼梯滑动连接

9、和铰接时，结构整体变形趋于一致，有利于对楼梯构件的保护。关键词：结构检测，有限元，柔度，损伤识别中图分类号：TU3110引言近年来，随着我国经济的迅速发展，涌现出了大批的重大重点工程。这些工程的重要性决定了它们的耐久极限要长达五十这么长的使用时间内，需要定期检测结构的安全年甚至上百年，状况。目前，基于柔度损伤识别的结构检测方法已经开始在建筑工程、桥梁工程、铁路工程等诸多领域应用。1结构损伤识别基本原理结构模态参数的改变可以视为结构发生早期损伤的标志，成为用振动方法进行结构损伤诊断的切入点。现塑性铰。本文分别采用弹塑性动力时程分析法以及弹塑性静over分析法）来研究结构不同模型在大震下的受力分析

10、法（Push-力及变形情况。大震反应谱分析结果见表3。表2模型类型最大水平位移/mm层间位移角X方向Y方向X方向Y方向櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅中震反应谱分析结果无楼梯1582011/6441/576楼梯滑动连接1521971/6601/578楼梯铰接1521821/6671/649楼梯刚接1491791/6771/6665结语1）结构抗震设计时，不能忽略框架结构中楼梯的作用。楼梯参与整体建模后，结构的自振周期减小，最大水平位移和层间位移减小，刚度增大，最大地震反应力增大。2）由于楼梯的存在，造成结构水平方向刚度突变，使结

11、构扭转变形加剧。3）楼梯采用滑动连接和铰接方式连接，相对于楼梯刚接，可以有效降低结构的刚度，减少地震中楼梯构件的破坏。4）在弹塑性阶段，塑性铰首先出现在楼梯构件中，所以应该采取设计和构造措施予以加强。参考文献：1陈东明，杨德健汶川地震中板式楼梯的破坏分析及抗震措J天津城市建设学院学报，2011，17（2）：68-100施2GB50011-2010，S建筑抗震设计规范3冷雪睿板式楼梯抗震分析J价值工程，2011，18（12）：67-684孙喜晶框架结构楼梯间的抗震设计初步研究D成都：2010西南交通大学，5何世龙，宋吉荣钢筋混凝土框架结构中板式楼梯梯段板抗四川大学学报（工程科学版），震分析及其设

12、计对策J2011，42（6）：176-182表3模型类型弹塑性静力分析法弹塑性动力分析法最大水平位移/mm层间位移角大震反应谱分析结果无楼梯2921/425522422661/38465537楼梯滑动连接2871/422536112591/39566741楼梯铰接2841/422544842511/39768365楼梯刚接2791/419545992481/40968757性能点基底剪力/kN最大水平位移/mm层间位移角性能点基底剪力/kN通过表3可以看出，楼梯刚接时结构性能点的基底剪力最大，最大水平位移和层间位移角最小。主要是因为楼梯刚接使得结构刚度增大。通过对结构大震下的弹塑性变形分析，得

13、出结构塑性铰首先出现在楼梯梯板构件中，以及梯梁、楼梯间柱上下节表明楼梯构件先于其他构件达到塑性，而且当楼梯刚接时点处，这种趋势最明显，当楼梯滑动连接和铰接时，结构整体塑性铰的出Onanti-seismicdesignanalysisofstairsinframestructureWANGDa-binZHANGLiseismicanalysisoffourstairformsofsomeframestructure，exploresthechangesatthestairs，theperi-Abstract：Thepaperundertakestheanti-od，thedisplacement，andthestressofthestructureundert