混凝土框架结构楼梯参与计算的抗震性能研究及建议.pdf
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1、l 58 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 第 4 0卷第 6期 2 0 1 4年 l 2月 混凝土框架结构楼梯参与计算的 抗震性能研究及建议 吕延超 , 陈 勇, 董志峰, 高 键 ( 中国建筑东北设计研究院有限公司, 辽宁 沈阳l 1 0 0 0 6 ) 摘要: 通过对某框架结构实际工程的分析计算, 得到了楼梯对框架结构抗震性能的影响和楼梯自身的抗震特性。 结果表明, 地震作用下楼梯参与计算时框架结构整体指标和楼梯周边构件内力变化很大, 楼梯自身地震反应强烈。 根据分析结果 , 提出了设计建议。 关键词: 楼梯; 框架
2、结构; 抗震; 设计建议 中图分类号: T u 3 7 文献标志码: A 文章编号: 1 0 0 81 9 3 3 ( 2 0 1 4 ) 0 61 5 8 0 4 S t u d y o f s e i s m i c p e r f o r ma n c e a n d d e s i g n s u g g e s t i o n s f o r RC f r a m e s t r u c t ur e s wi t h s t a i r c a s e s L U Ya n c h a o, C HE N Yo n g , DONG Z h i f e n g, GAO J i a
3、 n ( C h i n a N o r t h e a s t A r c h i t e c t u r a l D e s i g n& R e s e a r c h I n s t i t u t e C o , L t d ,S h e n y a n g 1 1 0 0 0 6 , C h i n a ) Ab s t r a c t : T h r o u g h t h e a n aly s i s a n d c a l c u l a t i o n o n a f r a me s t r u c t u r e b u i l d i n g, t h e e f
4、f e c t o f s t a i r s o n t h e s e i s mi c p e r f o r ma n c e o f t h e f r a me s t ruc t u r e a n d t h e s e i s mi c b e h a v i o r o f s t a i r s c a n b e o b t a i n e d T h e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t t h e o v e r a l l p a r a me t e r s o f t h e f r a me s t ruc t u
5、r e a s wh i l e a s t h e i n t e r n al f o r c e o f t h e s t ruc t u r a l c o mp o n e n t s a r o u n d t h e s t a i rs a r e o b v i o u s | y c h a n g e d wh e n t h e s t a i r s are t a k e n i n t o a c c o u n t i n t h e s e i s mi c c o mp u t a t i o n T h e d y n a mi c r e s p o
6、n s e o f t h e s t a i r u n d e r s e i s mi c a c t i o n i s v e r y i n t e n s i v e Ac c o r d i n g t o t h e a n a l y s i s r e s u h s , t h i s p a p e r p r o v i d e s d e s i g n s u g g e s t i o n s t o s i m i l a r p r o j e c t s Ke y wo r d s : s t a i r s ; f r a me s t r u c t
7、 u r e ; s e i s mi c d e s i g n; d e s i g n s u g g e s t i o n s 0 引 言 从以往地震灾害尤其是汶川地震可以看到 , 大 量框架结构的楼梯 间遭到严重的破坏 , 是震害集 中部位。研究也表明, 框架结构体系计算计人楼梯 构件后 , 受力性能发生了较大变化 。本文选取某 典型的多层框架结构工程 , 对楼梯参与计 算的结构 整体和楼梯构件进行了深入研究 , 提 出了将梯柱上 下贯通和加强梯梁抗震构造的设计建议。 1 楼梯对结构抗震性能的影响 1 1 工程 概况 某框架结构宿舍楼 , 地上 6层 , 建筑高度 2 1 5 m,
8、 建筑 面积 5 6 9 0 m , 标准层平面结构布置如 图 1 所示 。抗震设防烈度为 8度 , 类场地土。该工程 2个楼梯布置在建筑平面长方 向的两端 , 楼梯方 向 收稿 日期 : 2 0 1 3 - 1 1 - 0 6 作者简介 : 吕延超 ( 1 9 8 2) , 男 , 硕 士 , 高级 工程 师 , 研究方 向: 建 筑 结构 。 基金项 目: 中建股份科技研发课题项 目( C S C E C 一 2 0 0 9 一 Z 一 3 0) E ma i l : l v y c h 1 2 6 c o m 为沿建筑平面短方 向, 是较为典 型的楼梯平面布置 方式。通过结构模 型计入楼
9、梯构件 前后 的对 比计 算 , 分析结构抗震性能的变化。 呈 一 * 辱 一 手 畴 * 啼砖 峙 * 母* 十 番 一 l l 匿 I l l ;l 亡 筐 I : l |_ l : t 一 l l l l l L 盯善 每 丰 每 弗 毒 喜 毒 譬 :卜 百 = 、 I 4 3 o o ? q 3 3 o 0 i 3 3 o o 13 3 0 0 1) 3 0 o b 3 0 0 I3 3 0 0 I3 3 0 0 b 3 0 0 l 3 3 3 3 j 3 0 0 3 3 o o l3 3 O 0 L3 3 0 J,6 6 0 0 I , o 0 j 6 6 o o l 6 6 0
10、o 6 6 o o6 6 o o6 6 0 0 钿 。 图 1 标准层平面结构布置 Fi g1 The l a yo ut pl an o f s t and ar d flo or 1 2 楼梯对周期的影响 结构考虑楼梯作用前后 的 自振周期见 表 l , 楼 梯参与计算对 y向( 顺梯段方 向) 平动和扭转周期 影响较大 , 周期减小 , 考虑楼梯作用与不考虑楼梯作 用的周期 之 比介于 0 8 7 70 9 7 1之 间, 而对 向 ( 垂直于梯段方 向) 平动周期影 响不大。可见 , 楼梯 构件的斜撑作用 , 对该方 向结构刚度贡献很大 , 由于 楼梯布置在建筑长方 向两端 , 结构抗
11、扭刚度也 明显 吕延超, 等 : 混凝土框架结构楼梯参与计算的抗震性能研究及建议 1 5 9 提高。 表 1 Ta bl e l 考虑楼梯 作用前后的结构 自振周期对 比 Compa r i s on o f s t r uc t ur a l na t ur a l pe r i o ds o f v i br at i o n 1 3 楼梯对基底剪力和倾覆弯矩的影响 结构考虑楼梯作用前后 , 地震作用下的基底剪 力及倾覆弯矩见表 2, Y向的基底剪力及倾覆弯矩 明 显变大 , 增加了 1 0 以上 , 而 向的基底剪力及倾 覆弯矩变化较小。说明楼梯对顺梯段方 向的结构刚 度做出贡献的同时,
12、 相应的地震力也增加了。 表2 考虑楼梯作用前后的基底剪力和倾覆弯矩对比 Ta b l e 2 Co mp a ris o n s o f b a s e s h e a r f o r c e s a n d ov e r t ur ni ng mome nt s 1 4 楼梯对位移的影响 结构考虑楼梯作用后 , 地震作用下 】 , 向的最大 层间位移角变为原来 的 8 1 3 , 最大位移 比变为原 来的 9 6 1 ; 而 向的最大层间位移角变为原来 的 9 5 7 , 最大位移 比变为原来 的 9 9 7 。结 构顺梯 段方向的位移在楼梯构件 的影响下大大减小。 1 5 楼梯对周边构件
13、的影响 地震作用下 , 楼梯 间角部的框架柱受楼梯构件 影响明显 , 轴力 增大 , 个别柱增大了 1 0倍 以上 ; 向地震作用时 ( 与梯段方 向垂 直) , 柱剪力 变化 不大 , 弯矩 稍有减小 ; Y向地震作用时( 与梯段方 向相同) , 个别柱剪力 增大很多, 弯矩 或增大 或减小 , 如图 2所示。 考虑楼梯作用前后 , 顺 梯段 方 向的框架梁 L l 、 L 2, l , 向地震作用时 , 其剪力增大 , 弯矩有所减小 ; X 向地震作用时, 其剪力明显增大, 弯矩或增大或减 小。垂直于梯段方向的框架梁 L 5一I J 8 , y向地震作 用时 , 其剪力和弯矩明显增 大,
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