钢筋混凝土框架结构考虑楼梯作用设计体会.docVIP

钢筋混凝土框架结构考虑楼梯作用设计体会摘 要：通过四个算例计算分析，阐述了需要抗震分析的钢筋混凝土框架结构，须采用楼梯加入前后两种结构模型计算，取二者计算结果的包络值设计。在平面布置中，单楼梯间在框架结构中应尽量居中布置，多楼梯间平面应尽量均匀布置。 关键词：钢筋混凝土框架结构；楼梯；抗震计算及分析；周期；位移；位移比；剪重比；平面规则性 中图分类号：TU229 文献标识码：B 文章编号：1008-0422（2012）08-0114-03 1 引言 对于汶川地震给我们提供的破坏现象表明，作为逃生通道的楼梯间的破坏造成相当大的人员伤亡，因此2010版《建筑抗震设计规范》的第3.6.6.1条要求，计算模型的建立、必要的简化计算与处理，应符合结构的实际工作情况，计算中应考虑楼梯构件的影响。 对于楼梯参与框架结构整体计算后，由于楼梯结构相当于斜向支撑作用于框架，结构的整体刚度、周期、振型等动力性能指标以及地震剪力、层间位移以及一系列结构构件内力相应都发生变化。一般垂直于楼梯方向地震作用内力变化较小，沿着梯板支承方向，由于梯板的斜撑作用，地震作用内力变化比较显著。 2 在楼梯参与计算前后，混凝土框架结构抗震分析 算例一：上海某教学楼建筑，5层框架结构，底层高5.35m，其余各层层高3.9m，设计地震分组为第一组，抗震设防烈度为7度（0.10g），场地类别IV类，特征周期 Tg=0.9s，结构阻尼比取0.05，多遇地震水平地震影响系数最大值0.08，建筑抗震设防类别为乙类，混凝土框架结构抗震等级为二级，周期折减系数0.7，基本风压ω0=0.55KN/m2，地面粗糙度A类。采用SATWE（PKPM2010版）进行计算分析。上部结构混凝土强度等级C30（图1）。计算结果见表1。 从规范反应谱分析楼梯作用（图2）。 从表1计算结果看出，X向周期，由于楼梯作用，使周期减少0.0411s, Y向周期，由于楼梯斜撑作用，使周期减少0.0978s，变化幅度10.9%，楼梯斜撑方向周期变化比较明显。 从周期来看，计入楼梯前后，周期均在上海地区特征周期Tg=0.9s附近，处于规范设计反应谱峰值附近。 当周期T≤0.9s时，地震影响系数α处于规范反应谱0.01~Tg段，都为峰值η2αmax；当周期T≥0.9s时，地震影响系数α处于规范反应谱Tg~5Tg段，由于不计入楼梯时，楼整体由于少了梯板斜撑作用，周期较计入楼梯时长，因此不计入楼梯时的地震影响系数α在斜坡段，也就是说计入楼梯时地震影响系数α有一定增幅；当不计楼梯时，Tg大于特征周期0.9s，而计入楼梯时，Tg小于特征周期0.9s，楼梯作用对地震影响系数的变化较为明显。 从地震作用下结构的楼层剪力Vx、Vy和结构整体倾覆力矩Mov来看，由于两个方向周期接近峰值周期，所以对楼层剪力Vx、Vy和结构整体倾覆力矩Mov影响较小，变化不是很明显。但是，如果算例1处于特征周期0.65s的IV类场地时（算例二），情况就有很大不同（表2）。 从周期来看，与前例基本相同，但是底部剪力和整体倾覆弯矩均有一定比例提高，特别是Y向底部剪力和整体倾覆力矩增加8.37%。 从算例二来看，由于楼房周期均在0.9附近，而特征周期Tg=0.65s，因此，从规范设计反应谱曲线看，地震影响曲线均处于Tg~5Tg段，计入楼梯前后，地震影响系数α前后变化较大，底部剪力和整体倾覆弯矩的变化也相对明显。 算例一、二规定水平力作用最大层间位移（表3）。 从算例二位移看出，位移没有象底部剪力和整体倾覆弯矩那样变化小，而是与算二一样，在计入楼梯前后有不少变化，特别是Y向，楼梯斜板支撑方向变化较大。这从算例一的PMSAP计算结果中能看出： 算例一底层指定水平力引起的框架弯矩百分比（表4）。 从表4看出，Y向支撑贡献相当大，X向梯梁支撑也有一定贡献。但是，楼梯的倾覆弯矩比值一般不会超过50%，因此，同少剪力墙框架类似，《建筑抗震设计规范》第6.1.3条指出，设置少量抗震墙的框架结构，在规定的水平力作用下，底层框架部分所承担的地震倾覆力矩大于结构总倾覆力矩的50%时，其框架的抗震等级应按框架结构确定，抗震墙的抗震等级可与其框架的抗震等级相同。6.2.13.4条，设置少量抗震墙的框架结构，其框架部分的地震剪力值，宜采用框架结构模型和框架-剪力墙结构模型二者计算结果的较大值。同样，框架结构需要采用在楼梯加入前后两种结构模型计算，取二者计算结果的较大值。 计入楼梯后柱承担弯矩（包括剪力）均相对不计入楼梯时减少，相应楼梯支撑处柱承担弯矩（包括剪力）均增大。从配筋结果也能看出此结果，结构平面规则时，计入楼梯后楼梯附近梁、柱配筋值均有所增加，梯间以外