不同形式楼梯对框架结构的抗震影响初探.docVIP

精品论文 参考文献 不同形式楼梯对框架结构的抗震影响初探 孟亚丹 　　巨力索具股份有限公司 072550 　　[摘要]为探究不同形式楼梯对框架结构抗震能力的影响，本文总结了依照不同标准划分的多种类型的楼梯形式，并借助构建的四种形式的楼梯模型，利用构件不计入与计入楼梯的4种不同框架结构模型及GSSAP软件分析与计算，得出了框架结构动力特性及楼梯和有关构建的一些特性。旨在掌握各种不同形式楼梯对框架结构的抗震影响力。 　　[关键词]楼梯；抗震能力；框架结构 　　楼梯是高层及多层建筑的重要组成结构，其在建筑物中发挥着重要的交通枢纽作用，更是灾难发生时的主要疏散通道。所以，在设计楼梯时，不仅要确保其正常的交通功能，还要确保其危急情况下的牢固性及整体性，预防的非结构与结构性破坏。本文借助GSSAP软件构建了四种不同的楼梯模型，通过计算并分析对比了不同形式楼梯对框架结构的抗震影响，以期获得有价值的结论。 　　一、楼梯类型。 　　依照不同的参考标准，可把楼梯分成以多种类型。依照用途可分为：特殊楼梯、一般楼梯等。普通楼梯依照材料的不同还可分成：金属楼梯、混合楼梯、钢筋混凝土楼梯、木楼梯等。特殊楼梯依照功能可分为：自动梯、消防梯、安全梯三种。 　　依照楼梯的结构特点，可将其分为：悬挑式、吊挂式、整体式、支撑式等。笔者将对这4种形式的楼梯进行详细分析：①支撑式。该形式楼梯是传统的从上至下的体系，楼梯荷载及自重先转移到楼梯的平台梁及斜梁上，再从这些部位转移到建筑物主体结构的墙体、柱子或者梁等位置。该结构形式在力学模型中被称为简支梁，具有受力合理、简明的特点。三是因为支撑式楼梯必须具备一定的承重结构，所以该类型楼梯灵活性较差。②悬挑式。该形式楼梯的梯段板、踏步、休息平台从框架或者墙体上悬挑出来。在力矩图中，可明确看到该形式楼梯的形态十分简捷，并具有很强的力量感，甚至部分楼梯极其精简，只有踏板自墙体中伸出，具有很强的视觉冲击力。③吊挂式。一般情况下楼梯的踏步与休息平台是由钢管、钢丝等吊挂起来，除了构件吊挂外，通常还需要一些较为稳定的构件以确保楼梯具有较高的稳定性。依据楼梯不同的踏步位置，所用到的吊挂杆件也各不相同。如果想要进行精确的理学计算，就应该详细计算各个杆件所具有的应力值。一般情况下，栏杆、扶手都会和拉杆连接为一体，以展现统一、完整的形象。④整体式。楼梯应该是一个完整的整体结构，其自重与荷载时借助构件应力实现荷载转移的，最终把力转移到和其连接在一起的楼板或者框架上。该形式的楼梯整体刚性很好，受力情况也十分合理。该形式楼梯通常都属于现浇混凝土结构，显著体现了混凝土的整体性与可塑性。 　　二、框架结构的四种模型。 　　第一，四种模型类别。本文借助同一混凝土框架结构为分析对象，在第一个模型中只分析楼梯在竖向上的荷载传递，不输入构建；第二个模型也不输入有关楼梯构件，楼梯是由梯柱、梯梁、梯板三部门组成，外侧的平台两构建在两侧的框架柱上；在第三个模型中设置楼梯构件，但是梯梁构建在和框架柱相互分离的楼梯梯柱上；第四个模型中同样设计有楼梯构建，但是位于半层位置的平台板必须使悬挑板，主体结构不可和平台板相连。 　　第二，模型的各种参数计算。算例中的框架结构是第五层，第一层层高是4.2米，第二层及以上每层高度都是3.90米，建筑物高度共计19.8米；楼梯、梁、柱的钢筋混凝土刚性等级都是C30；主要构建的横截面大小分别为：基本风压是0.60KN/M2；梯板厚度是140毫米、楼板厚度是120毫米、梯梁尺寸是300毫米times;400毫米、梯柱尺寸是300毫米times;300毫米、次梁尺寸是300毫米times;600毫米、框架梁尺寸是300毫米times;700毫米、框架柱尺寸平均是600毫米times;600毫米，地表的粗糙等级是B级；抗震烈度是7度，地震设计分组是第三组，场地类别是Ⅱ类，抗能能力属三级。 　　三、楼梯对框架柱的内力影响。 　　通常情况下，楼梯在Y轴上对框架结构影响最为显著，最能体现楼梯对框架柱的内力影响情况，所以笔者楼梯的框架柱作为研究对象，以探究Y轴方向地震条件下楼梯对第一层框架柱的作用。Y轴方向地震环境中的第一层框架柱的轴力曲线如下图。从图中我们可以看出，第二个模型楼梯四周的框架柱轴力发生了显著变化，第三个、第四个模型也都有一定变化，但均未第二个模型明显，剩余编号的框架柱轴力也未明显变化；第二个模型重的楼梯平台位置的框架柱轴力也发生了显著变化，剩余位置变化也不大，第三个及第四个模型的框架柱在各处的弯矩也没有明显变化。从这里我们可以指导，当我们将楼梯纳入计算之后，主要对楼梯四周框架柱产生内力影响，第三及第四模型中框架柱受影响不明显，但是第二个模型中楼梯对框架柱的内力作用较明显，在设计时必须全面考虑各种影响因素。 　　四、分析楼梯构件。 　　楼