楼梯对主体结构抗震性能的影响分析
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浅析建筑物楼梯抗震设计摘要:本文就抗震设计楼梯参与结构计算进行了分析,提出了设计的相关要点。
关键词:建筑物;楼梯;抗震设计abstract: this paper analyzes that the seismic design stairs participate in the structural calculation, and puts forward the key points of the designs.key words: building; stairs; seismic design中图分类号:tu229文献标识码:a 文章编号:2095-2104(2012)现代建筑工程抗震性能的需求要求建筑工程设计过程中必须考虑抗震设计楼梯参与结构计算工作的重要性。
以抗震楼梯设计对建筑物主体结构抗震性能的促进作用促进建筑物的抗震性能提升。
建筑工程设计单位应根据现代建筑工程设计过程中楼梯设计对建筑物主体工程的影响强化抗震设计楼梯参与结构计算工作,实现建筑物抗震性能的提高,促进现代建筑工程设计目标的达成。
同时,建筑工程设计单位还应针对传统建筑物设计过程中不考虑楼梯抗震设计与建筑主体抗震性的相互作用,强化现代建筑工程设计理论的应用。
通过抗震设计楼梯参与结构计算方式的应用使建筑工程主体结构的抗震性能得以提升,促进我国建筑行业以及建筑工程设计水平的提高。
为了提高建筑工程整体结构的抗震性能、提高建筑物震后的通行能力,我国在2008 年汶川震后对《建筑抗震设计规范》进行了修订。
新规范中明确了对楼梯构建的计算要求与分析要求。
规范条文说明中进一步指出了楼梯构建与主体结构整浇时,梯板起到斜支撑作用,对结构刚度、承载力、规则性的影响较大,因此,必须参与抗震计算。
而且,作为楼梯的结构组成,楼梯间的抗震设计也是现代建筑工程设计过程中所要计算并考虑的重要因素。
现代建筑工程的设计过程中需要针对楼梯抗震设计将其与结构计算进行整体分析与计算,以此实现建筑工程抗震性、实现建筑工程抗震设计的目的。
楼梯滑动支座LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】楼梯滑动支座集团工程管理部徐红杰目录一、板式楼梯震害的主要破坏类型 (1)二、楼梯对于框架结构抗震性能的影响 (4)三、楼梯抗震设计中的两种基本思路 (5)四、楼梯间设置滑动支座 (6)五、楼梯滑动支座施工过程 (9)六、滑动支座处地面处理注意事项 (13)楼梯滑动支座楼梯作为逃生通道,在地震来临时担任着重要的作用。
然而在震后进行的大量调查发现,担任这一逃生角色的楼梯,并未在自然灾害面前发挥其所应有的功能。
以目前最常见的钢筋混凝土板式楼梯为例,震害表明,楼梯往往先于主体结构破坏前产生种种破坏,严重影响了楼梯作为逃生路线的重要功能。
一、板式楼梯震害的主要破坏类型5.12汶川大震后,经过了大量的调查研究后发现,钢筋混凝土结构中的楼梯破坏是普遍现象。
楼梯部位的横墙和楼板中断破坏较其他区域严重,而且楼梯破坏的同时,楼梯间墙体破坏也较严重。
常见板式楼梯在地震作用下主要震害有以下几个方面。
1.梯板震害第一种情况(见图1)是沿板宽出现贯穿裂缝,梯板钢筋被压曲或拉断,特别是梯板采用延性较差的冷轧扭钢筋时,通缝处钢筋全部被拉断,导致梯板断裂垮塌。
2.梯板震害第二种情况(见图2)是板断裂并产生较大错动,钢筋与混凝土剥离。
3.梯板震害第三种情况(见图3)是在板施工缝位置产生剪切滑移裂缝。
在施工缝施工前泥沙并未清除干净,混凝土交界面未处理好,接缝处极易形成薄弱部位,在地震作用下,该处破坏较明显,甚至存在上、下两块板错位分离如图3所示。
4.梯板震害第四种情况是垂直梯度方向产生剪切斜向裂缝,梯板也具有在垂直梯度方向的类似剪力墙的抗侧力作用。
这种震害为顺梯段方向的破坏,在该方向梯板受力类似斜撑,地震时受到反复的拉、压作用。
图4 楼梯平台梁破坏5.平台板震害:第一种情况是上下梯板相交处的平台板剪切裂缝.由平台粱剪切破坏裂缝进—步发展而成;平台板第二种震害情况是沿梯粱边缘产生的平台板受拉裂缝;平台板第三种震害情况是悬挑板式平台板产生类似少筋粱的板平面内受弯破坏,裂缝由内向外逐渐开展并贯通悬挑板。
第43卷第35期 山 西建筑 V d . 43 No . 352 0 1 7 牟 1 2 月 SHANXI ARCHITECTURE Dec . 2017• 41 •文章编号:1009-6825 (2017) 35-0041-03浅析楼梯对框架剪力墙结构抗震性能的影响李霞(太原市建筑设计研究院,山西太原030002)摘要:针对楼梯间在框架剪力墙结构中位置的不同,以及楼梯构件是否参与结构整体计算时,对其计算结果进行对比分析,提出 了楼梯间在框架剪力墙结构中的布置及对楼梯间周边框架部分的内力计算的一些建议。
关键词:框架剪力墙结构,板式楼梯,抗震设计中图分类号:TU 398.2楼梯作为重要的竖向交通通道,在发生强烈地震时,是人群 重要的竖向逃生通道,楼梯间的破坏直接影响人群的逃生及后续 的救援工作。
在汶川地震以后,抗震规范和混凝土高规中都增加了关于楼梯间构件参与结构整体计算的规定。
新抗震规范 3. 6. 6条第1款规定:“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状况,计算中应考虑楼梯构件的影响”。
同时,混凝土高规中6. 1.4条第4款对框架结构的楼梯间规定: “当钢筋混凝土楼梯与主体结构整体连接时,应考虑楼梯对地震 作用及其效应的影响,并应对楼梯构件进行抗震承载力验算”。
SO -S 9-O-S 9-O-SSO -S 9-O-SSO-S 9-O-S 9-O-SSO-S 9-O-S 9-O-SSO-S 9-O-SSO-S 9-O-S 9-O-S从工艺缺陷方面主要应注意解决如下两方面的问题:1) 严格控制侧墙混凝土的投料高度。
当-2层侧墙与中板或 -1层侧墙与顶板一起绑扎钢筋浇筑混凝土时,墙顶部位钢筋必 须预留投料孔(每段结构应预留4个~6个投料孔),否则 4 m~5 m 高的侧墙加上板厚其投料高度一般会超过5 m ,在这种 情况下混凝土不仅会产生严重离析,而且也很难均匀布料,这就 给墙底水平施工缝处发生局部贯穿性裂缝留下很大隐患。
楼梯抗震设计问题总结分析本文根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第 3.6.6条、第6.1.15条及《建筑抗震设计规范GB50011-2010统一培训教材》、国家标准图集11G101-2以及朱炳寅《建筑抗震设计规范应用与分析GB50011-2010》综合整理而成,以备审核时查阅。
一、楼梯抗震设计原则:《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第3.6.6条第1款: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状况,计算中应考虑楼梯构件的影响。
条文说明中进一步指出:针对具体结构的不同,“考虑”的结果,楼梯构件的可能影响很大或不大,然后区别对待。
楼梯构件自身应计算抗震,但并不要求一律参加整体结构的计算。
这条规定是从汶川地震后,2008年修订版增加的要求,新抗规进一步明确了根据楼梯对主体抗震性能的影响大小来决定是否参与整体计算,并增加了以下规定:GB50011-2010第6.1.15条第2款:对于框架结构,楼梯间的布置不应导致结构平面特别不规则;楼梯构件与主体结构整浇时,应计入楼梯构件对地震作用及其效应的影响,应进行楼梯构件的抗震承载力验算;宜采取构造措施,减少楼梯构件对主体结构刚度的影响。
条文说明中进一步指出:对于框架结构,楼梯构件与主体结构整浇时,梯板起到斜支撑的作用,对结构刚度、承载力、规则性的影响比较大,应参与抗震计算;当采取措施,如梯板滑动支承于平台板,楼梯构件对结构刚度等的影响较小,是否参与整体抗震计算差别不大。
对于楼梯间设置刚度足够大的抗震墙的结构,楼梯构件对结构刚度的影响较小,也可不参与整体抗震计算。
结合新抗规培训教材和新出的国家标准图集11G101-2,可以归纳出:1、楼梯与主体结构整浇的框架结构(包括梯间四周未用剪力墙和连梁围合的框-剪结构):(1)楼梯布置应避免特别不规则,楼梯应参与整体抗震计算;(2)楼梯构件应进行抗震承载力验算,并与正常使用荷载基本组合进行包络设计;(3)楼梯构件应采取如下抗震构造措施:①纵向面筋拉通且不小于最小配筋率,底、面纵筋均按充分考虑钢筋抗拉强度的要求锚固;②梯板按斜支撑构件设计,板厚不宜小于140mm,不应小于120mm【参照GB50010-2010第9.4.1、9.4.5条】;③梯板两侧设置纵向暗梁,暗梁纵筋一、二级不少于612,三、四级不少于412,箍筋不小于φ6@200【图集11G101-2第8页】;④梯板双层钢筋网之间设置间距不小于φ6@600的拉筋;分布筋末端弯直钩伸至对边【图集11G101-2第44页】。
楼梯震害现象和原因分析作者:谭鹏飞来源:《装饰装修天地》2017年第16期摘要:钢筋混凝土框架结构是应用广泛的一种结构形式,楼梯是多层及高层房屋建筑的竖向通道,是房屋建筑的重要组成部分。
在地震过程中,楼梯的破坏类型分为楼梯非结构破坏与结构破坏。
本文详细地分析了楼梯结构破坏中的梯段板、平台梁、平台板、框架柱和楼梯柱的破坏形式及原因。
关键词:楼梯;震害;破坏形式;原因分析1 前言楼梯一般作为房屋结构的主要组成构件,是房屋的主要的垂直安全疏散通道,但历次震害分析表明:框架结构中的板式楼梯及与之相连的框架柱震害严重,楼梯间往往在主体结构破坏前产生严重破坏,这直接影响地震发生时的应急使用[1]。
2 楼梯震害破坏现象及分析在地震过程中,楼梯的破坏类型可分为非结构破坏与结构破坏。
楼梯非结构破坏主要是指楼梯间墙体;或其他的结构发生破坏引起楼梯结构无法使用。
楼梯结构破坏包括梯段板、平台梁、平台板、框架柱和楼梯柱的破坏。
2.1 楼梯间墙体破坏框架中的非结构构件通常按规范的构造要求来设计。
地震中,楼梯间或楼梯口周围的非结构构件破坏,将会影响逃生路线的通畅[2]。
图 1为某楼梯入口破坏。
墙体开裂倒塌的原因是:楼梯的梯段板等构件增加了墙体水平方向的刚度,使得地震时分配到的较大的地震力,此外,楼梯间墙体空间刚度较差,这是导致楼梯间墙体破坏的主要原因。
另外,填充墙构造措施不符合规范要求等原因,也会导致楼梯间填充墙破坏严重。
2.2 梯段板破坏梯板破坏主要表现为梯段板断裂、梯段板底部混凝土剥落、底部受力钢筋屈服等(如图2)。
在设计中,梯板作为局部受弯构件并受有较大轴力,但仅布置受弯钢筋。
地震时楼梯段处于交替的拉弯和压弯受力状态,当楼梯段的拉应力达到或超过混凝土材料的极限抗拉强度时,就会发生受拉破坏。
产生此类破坏的原因主要是施工缝处理不当,梯段板在施工中往往存在施工接缝,接缝位置一般设在板跨 1/4处,施工过程中混凝土交界面处理不好,接缝处形成薄弱部位。
总753期第十九期2021年7月河南科技Journal of Henan Science and Technology楼梯布置位置对框剪结构抗震性能的影响王晨璐郑恒祥(华北水利水电大学,河南郑州450045)摘要:楼梯作为重要的竖向交通通道,在地震来临时会影响整个建筑物的抗震性能。
而在框架剪力墙结构中,楼梯是不可或缺的重要构件,当地震来临时,楼梯会先于其他构件破坏,对人们的生命安全造成难以挽回的损失。
为了验证楼梯的布置位置会影响框剪结构的抗震性能,以一个实际工程为例,运用结构计算软件PKPM中的SATWE模块,分别分析楼梯在不同布置位置对框架剪力墙整体结构的抗震性能影响,并总结在今后建筑设计中楼梯的设计要点。
关键词:楼梯布置位置;框架-剪力墙结构;抗震性能中图分类号:TU973文献标识码:A文章编号:1003-5168(2021)19-0078-03 The Effect of Stair Position on Seismic Performance of Frame ShearStructureWANG Chenlu ZHENG Hengxiang(North China University of Water Resources and Electric Power,Zhengzhou Henan450045)Abstract:Stairs serve as an important vertical traffic channel,the staircase will affect the seismic performance of the whole building when the earthquake comes.In the frame shear wall structure,the staircase is an indispensable impor⁃tant component,when the earthquake comes,the staircase will be destroyed before other components,causing irrepa⁃rable loss to people's life safety.In order to verify the role of the staircase to strengthen the seismic performance of the frame structure,this paper takes an actual project as an example,through the use of structural calculation software PKPM SATWE module,The influence of different positions of stairs on the seismic performance of the whole structure of frame shear wall is analyzed respectively,and the design points of stairs in the future architectural design are sum⁃marized,and finally the conclusion is drawn.Keywords:stair position;frame-shear wall structure;seismic performance框架-剪力墙结构(以下简称框剪结构)是指在框架结构中适当加设剪力墙。
机械阻隔也能起到防治病虫害的作用。
例如覆盖薄膜,许多叶部病害的病原物是在病残体上越冬的,花木栽培地早春覆膜可大幅度地减少叶病的发生,如芍药地覆膜后,芍药叶斑病成倍减少。
覆膜防病的原因湿膜对病原物的传播起到了机械阻隔的作用;覆膜后土壤温度、湿度提高,加速病残体的腐烂,减少了侵染来源。
对于虫害来说主要是通过人工捕杀、诱杀(灯光诱杀、毒饵诱杀、植物诱杀、潜所诱杀),此外还可以通过热水浸种、烈日暴晒、红外线辐射来杀死在种子里的病虫害。
(5)自绝防治、自我消灭这是一种主要利用昆虫的不育性来操纵同种个体的遗传控制方法。
为此常应用强射线(X光线)或化学药剂,如碱性物质、抗代谢物质、氨基磷酸盐类、三酸杀虫剂剂、激素等。
但使用这些化合物,往往会带来对环境的污染。
自绝防治还包括染色体易位(染色体的碎裂和改变)。
一般把生物媒介物的利用称之为生物技术处理,它包括引诱灯、排斥灯、光周期装置、音响驱虫器(枪声)和超声波。
此外,在化学刺激剂中有引诱剂、激发昆虫产卵或螫咬的吞噬刺激剂、忌避剂、吞噬制止剂、外激素(包括性引诱剂)、内激素(包括发情剂)和植物激素。
这些方法成本较低,也不会留下有害残毒,对生态系统和人类都没有危害。
一切生物技术措施和物质,都可明确针对特定害虫而加以控制3.沈阳市园林植物病虫害防治沈阳市地处东经123。
04’,北纬41。
12’,海拨45.2M,属温带大陆性气候。
该地区四季分明,病虫害种类繁多,防治形势复杂。
市城区园林树木病虫害种类及发生现状调查结果表明:病虫害在和平、沈和、皇姑、大东,铁西、东陵和于洪等地区分布普遍。
共发现为害园林树木主要害虫37种,其中叶部害虫14种,枝干部害虫19种、根部害虫4种;主要病害15种,其中叶部病害8种,茎干部病害6种、根部病害1种。
树木长期生长不良,栽培密植、树种间不合理配植,不遵守适地适树原则等是沈阳市区内园林树木发生病虫害的主要原因。
[2]因此,沈阳市通常掌握病虫害的发生规律,贯彻“预防为主,综合防治”的方针,将有害生物的数量控制在不影响园林植物观赏效果或不造成危害的水平内,及时做好病虫害的预测预报,对已发生的危险性病虫害及时治理,防止蔓延成灾。
钢楼梯对主体钢结构的影响作者:尚顺邦来源:《科技传播》2013年第19期摘要通过一个常见的钢框架结构模型,运用有限元软件建立带楼梯和无楼梯两种模型,进行小震下的地震响应和内力对比分析,总结加入钢楼梯前后结构内力和主要参数的变化情况,为今后设计提供一些参考建议。
关键词钢框架;钢楼梯;有限元;对比分析中图分类号TU3 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)100-0056-020引言自08年5.12地震后,楼梯对整体结构的影响得到重视,在10版的抗震规范中明确应考虑混凝土楼梯对整体结构的影响,许多学者在这方面也进行了大量研究,然而钢结构工程中,这一要求并未明确,工程界对其设计还处于传统设计方法,且现阶段研究也较少。
因此本文试图以钢楼梯为研究对象,通过一个常见的多层框架结构,运用有限元软件建立有、无钢楼梯的精细模型,在满足规范要求和抗震性能目标的前提下,对两种情况进行对比分析,从而评价钢楼梯在整体钢结构中的作用,并为今后设计提供一种参考。
1 工程概况计算模型为7层钢框架结构,楼板为混凝土板,无地下室,总高度23.4m,标准层层高3.3m,平面尺寸见图1。
本工程结构的抗震设防烈度为8度(0.2g),第二组,场地类别为Ⅲ类场地,特征周期0.55s。
本次分析准备建立两个模型,一个带楼梯的方案,另一个不带楼梯的方案。
建模采用大型有限元软件SAP2000 V14版,sap2000为通用有限元软件,它没有层的概念,能够较好的反应楼梯对整体结构的影响。
楼梯采用薄壳单元模拟,因为楼梯在整体具有类似支撑的特征,而壳(SHELL)单元具有平面内以及平面外的刚度的面单元,因而能模拟真实的楼梯的作用,局部三维楼梯模型见图2。
2 结构动力特性对比分析计算振型数均为12个,两个模型的有效质量参与系数均为92.7%,均满足规范不小于90%的要求。
前5个自振周期对比见表1。
无楼梯方案周期比:0.89;有楼梯方案周期比:0.933。
建筑结构设计建模中考虑楼梯的一些观点(整理自网上)用一个三层框架结构教学楼的midas模型,分析了建立楼梯构件(楼梯板、楼梯柱、休息平台板等)的结构和不建楼梯构件的结构,用反应谱法计算了两者的结果。
发现其差异远远超出我原先的想象!下面是一些主要结论:1、考虑楼梯参与结构整体受力后,结构的自振周期减小,振型改变,第1阶振型转变为扭转振型,而原先不考虑楼梯时第1阶振型为平动振型。
2、由于楼梯板在水平力作用下具有“斜撑”的受力状态,在水平地震作用下,将产生较大轴向拉压力(达到200kN以上);楼梯板由原先我们只考虑竖向力时的受弯构件,转变为“压弯、拉弯”构件,受力状态复杂化。
3、考虑楼梯间后,楼梯间处的水平抗侧刚度较大,结构整体的水平抗侧刚度分布将不均匀,主要集中在楼梯间处。
故在水平地震作用下,楼梯间的柱分配到的水平剪力较其它处明显偏大。
特别是休息平台下的楼梯梁和楼梯柱,其受力非常不利。
4、此外,从结构上说,由于楼梯间的上下楼梯板(上下直行双跑楼梯为例)沿中心线并不对称,从而造成原先对称的结构考虑了楼梯的作用后,在水平地震作用下的内力分布不对称!得到的初步结论主要是这些。
发现考虑楼梯对结构整体受力性能后,结构的自振特性、抗侧刚度分布、楼梯构件的受力状态发生惊人的变化。
汶川地震中,楼梯的震害照片似乎说明了这些问题。
我觉得造成这个问题的根本原因就是楼梯板的“斜撑”受力状态,加强了楼梯处的局部抗侧刚度,类似于在框架结构柱间打上了交叉支撑。
2008修订版《建筑抗震设计规范》,结构分析一节中3.6.6条增加了楼梯的计算要求:“计算中应考虑楼梯构件的影响”。
(注意:用“应”,而不用“宜”)条文说明中指出楼梯板构件有斜撑的受力状态,对结构的整体刚度有较明显的影响。
规范的变更,说明已经有学者注意到这个问题了。
三层框架结构教学楼,现浇楼板。
考虑楼梯和不考虑楼梯进行结构计算。
楼梯板用板单元,楼梯梁用梁单元建模考虑楼梯时的结构第1阶振型,以扭转为主。
地震作用下楼梯构件(对结构整体)的影响分析摘要:对建筑物而言楼梯是建筑物最主要的竖向通道和逃生通道,其自身的重要性不言而喻。
然而在历次地震中,在建筑主体结构完好的情况下,楼梯结构却遭到了很大的破坏,使其没有很好地履行到逃生通道的职责。
因此加强楼梯和楼梯结构的概念设计和构造设计,进一步提高楼梯构件的抗震性能,才能更好的保障人们的生命财产安全。
关键词:建筑结构;楼梯结构;地震受力影响;分析Abstract: for building stairs is building the main vertical channel and escape passage, its importance is self-evident. However, in all previous earthquake, in building main body structure in good condition, stair structure have been the most damage, make its no good performance to escape the responsibilities of the channel. Therefore strengthen the stair and stair structure of the concept design and structure design, and to further improve the stair components seismic performance, can better safeguard people's life and property safety.Keywords: building structure; Stair structure; The earthquake force influence; analysis中图分类号:F407.9文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)引言无论是在公共建筑还是民用建筑中,楼梯不仅是建筑物的重要组成部分,也是唯一的逃生通道,尤其是在发生地震或火灾时。
浅谈楼梯在结构中的抗震设计摘要:随着我国经济的快速发展,人们的生活质量也得到了很大的改善,相应的需求也就有所增加,为了更好的满足人们的需求,近几年各类工程都在积极的进行建设,建筑工程就是其中的一种常见施工类型,它的建设对于人们的生活以及国家经济的发展都具有重要的影响。
而随着建筑工程项目数量的不断增加,人们的对于其建筑质量的要求也有所提高。
楼梯施工是建筑施工中的重要环节,这就要求有关人员能够做好建筑结构的设计工作,在设计的过程中能够多加考虑楼梯的设计,尤其要保证楼梯结构的抗震性能,这样才能进一步的保证整体结构的稳定与质量,从而更好的促进我国建筑行业的发展。
关键词:结构;楼梯;抗震设计楼梯在结构中的抗震设计是值得人们进行深入分析的,因为这切实的影响着建筑工程的质量以及效益,同时对于建筑行业的发展也具有一定的影响。
只有重视建筑结构中的楼梯设计环节,增强楼梯的抗震设计,才能进一步的保证整体建筑结构的稳定与安全。
而这就要求有关人员能够提高对于楼梯抗震设计的认识程度,并且能够不断的丰富自身的知识,针对楼梯抗震过程中存在的问题进行详细的分析,以积极的采取一些有效对策来加强楼梯的抗震性能,使得在地震自然灾害发生时减少伤亡,促进救援工作能够及时的进进行展开,这具有重要的意义。
1楼梯破坏分析1.1 梯段板破坏楼梯在梯段板的三分之一到四分之一跨度之间的时候会出现一些细小的裂缝,这些裂缝通常都是呈水平方向上分布的,梯段板受力筋在受到了应力作用之后会产生弯曲变形或者是下沉的情况,如果情况得不到有效的控制还会使得梯段板的水平裂缝宽度不断的增加,混凝土施工过程中的剥落现象也会非常的严重1.2的抗震要求和规范彻底的实施之前,很多梯段板负筋在三分之一到四分之一的跨度上有着相对比较明显的裂缝或者是折断的现象,这样也就使得这一部分的受筋数量明显的下降,这样其自身的抗张拉程度也就受到了非常不利的影响。
1.2 平台梁和平台板破坏平台梁以及平台板是比较容易受到破坏的地方,因为在建筑结构的运行过程中,楼梯的上梯段板与下梯段板会形成具有推拉作用的结构,这时很有可能会造成平台梁以及平台板的损坏,并且受力也不是很明晰。
楼梯设计对建筑抗震的影响及几点建议摘要:地壳结构的频繁运动,直接提高了我国地质灾害的发生频率。
要想为人们提供一个相对安全的生存环境,就必须要对建筑结构的抗震性能提出严格的要求。
楼梯是建筑结构中最重要的组成,是人们最重要的一种疏散通道。
在设计阶段提高楼梯的抗震性能,具有十分重要的意义。
本文重点针对楼梯设计对建筑抗震的影响进行了详细的分析,并提出了具体的楼梯设计策略,旨在提高建筑楼梯的抗震性能。
关键词:楼梯设计;建筑结构;抗震性能近几年来,人们对于建筑工程的施工质量与运行安全予以了高度的关注。
楼梯是建筑结构中最重要的一部分,其设计质量与施工质量,对于整个建筑结构的抗震性能有着直接的影响。
如果楼梯的设计不合理,不具有较高的抗震性能,将会因为地震的破坏力而出现楼梯构件损毁现象。
人们没有了畅通的逃生通道,其生命安全也会面临较大的威胁。
但是,如何在楼梯设计阶段,提高其抗震性能,是一个值得思考的问题。
一、楼梯设计对于建筑抗震的影响(一)楼梯作用力的影响楼梯结构中的竖向构件与自身传送力,是楼梯影响建筑结构抗震性能的具体体现。
楼梯设计对于建筑结构抗震性能的影响,受到建筑结构与楼梯间相对刚度比的影响。
即如果建筑结构的刚度较大、性能较优,那么楼梯的刚度就会相对减小,并且不会对建筑主体结构产生较大的影响。
如果在建筑工程设计阶段,采用了装配式结构、框架结构或者砌体结构,那么楼梯对于建筑主体结构的影响就非常大。
受到地震波的影响,地震荷载应力会传递给楼梯,进而使楼梯出现短柱或错层现象,甚至引起楼层的断裂。
一旦楼层断裂,那么建筑内的群众将无法安全逃生。
在地震荷载的持续影响下,建筑主体结构还会将正常情况的刚性状态,转变为弹性状态。
如果砌体承重墙或者填充墙没有开裂,或者开裂现象不明显,证明建筑主体结构的刚性结构没有彻底退化[1]。
如果地震强度较大,且超出了建筑结构的设计烈度范围,当建筑结构陷入弹性工作状态之后,建筑结构墙体就会出现明显的开裂问题,并且刚度开始快速退化。
楼梯间布置形式及位置对框架结构整体性能的影响摘要:为研究楼梯间的布置形式及位置对框架结构整体性能的影响,以实际工程为例,对楼梯间采用四种不同布置方案,利用sap2000有限元分析软件通过对计算结果的对比分析,得出:结构宜在平面内对称布置两个楼梯间,以增加结构扭转刚度,布置位置宜对称布置在端部柱间。
关键词:楼梯间布置;sap2000;框架结构;振型周期0 引言小学教学楼中人员相对集中,而学生们自救能力相对较差,若建筑物的抗震性能不足,而作为逃生通道的楼梯在地震中首先破坏,其后果不堪设想。
历次地震震害表明:教学楼的楼梯间破坏严重,且大部分楼梯间是在主体结构破坏前发生破坏。
钢筋混凝土框架结构中的楼梯间的破坏是普遍现象,而楼梯间的不合理布置是导致楼梯间破坏的主要因素之一。
本文将采用不同的楼梯间布置形式及位置,参与结构整体性能的计算,分析对比其不同布置形式及位置对结构周期及承受地震作用力的影响,找出相对合理的布置形式及位置。
1 工程概况木文以西安地区某小学校教学楼为研究对象,该工程为一栋4层框架结构教学楼,层高均为3.6m,总高为14.4m。
单层矩形平面边长为37.8m×9.8m,教室开间4.2m,进深7.2m,教室外走廊宽2.6m。
教室四角框架柱截面尺寸为500mm×500mm,走廊支承柱截面为350mm×350mm,横向梁截面尺寸为250mm×450mm,纵向梁截面尺寸为250mm×600mm。
设计基本风压0.3kn/m2。
抗震设防烈度8度(0.20g),ⅱ类场地,地震分组为第一组。
柱、梁、板混凝土均为c30。
2 楼梯间对整体结构性能的影响对比分析2.1 结构计算方案建模时,应用sap2000自带的杆系单元模拟框架梁柱,用壳单元模拟楼板。
根据分析的需要,建立4个模型,模型编号及特性见如下:1、单个楼梯间,布置在平面中部;2、单个楼梯间,布置在平面端部;3、两个楼梯间,在平面的两端部各布置一楼梯;4、单个楼梯间,在平面中部间隔一个开间各布置一楼梯。
楼梯对主体结构抗震性能的影响分析
作者:贾洪涛刘闯杨柳
来源:《现代装饰·理论》2011年第01期
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。
在5.12地震中大量楼梯构件在地震的反复作用下发生破坏,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,在3.6.6.1条中新增了“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,在6.1.5条中新增了“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”,在6.1.15条中新增了“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,其平面布置图如图2.1,2.2所示。
算例的基本参数为:纵向7×6m,横向6m+2.4m+6m,层高3.6m,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(0.15g),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。
从图3.1可以看出层2位移角的变化最明显,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。
层间位移比从位置6的1.03增加到位置4的1.34,说明楼梯刚度对框架结构的扭转变形影响很大。
边柱A在Y向地震作用的轴力、弯矩和剪力在6位置比在1位置增大约37%。
3)楼梯不同布置在Y向地震作用下的计算结果比较见表4-1。
五、楼梯对楼梯间角柱的影响
以楼梯在位置1时为例,通过分析比较楼梯对楼梯间框架角柱的影响较大,对其他柱影响较小。
楼梯间框架角柱和相邻柱在Y向地震作用下轴力见表5-1。
六、结论
通过分析软件的计算结果,可以得到以下结论:
1)楼梯构件对结构刚度有一定的贡献,结构刚度的贡献值随楼梯布置位置的不同而变化。
当楼梯对称布置在平面的四分之一部位(即位置2)处时,对整体结构刚度的贡献值最大;当楼梯对称布置在平面的中间部位时,对整体结构刚度的贡献值最小。
2)楼梯间在平面布置上的不对称,造成结构平面刚度分布不均匀,扭转效应增大,设计时宜考虑楼梯间对扭转效应的影响。
对于平面不规则的结构,当楼梯布置在结构的角部时,应将楼梯构件进行简化建入模型之中,在此基础上再进行结构的调整,才能够更加符合实际情况,有效的降低结构的扭转效应。
3)由于楼梯对结构刚度的贡献作用,使得与楼梯相连接的框架柱轴压力加大,轴压比变大,当框架柱的轴压比接近规范规定的相应限制时应引起注意。
由于休息平台梁与框架柱相连,使得框架柱形成短柱,造成该框架短柱的剪切破坏,进而导致整体结构的破坏,这就要求设计人员必须采取可靠的构造措施来保证短柱部分安全可靠。
但是现在大部分软件无法将楼梯与主体结构进行整体分析,建议取消与框架柱相连的休息平台梁,休息平台采用悬挑楼板的方式可以切实有效的解决短柱的问题。
通过以上分析可知,楼梯构件作为建筑物不可缺少的部分,在抗震性能方面对整体建筑有着不容忽视的影响,楼梯构件参与整体计算以后对整体结构周期、位移、地震力等都产生了一定的影响,实际设计中将楼梯简化为荷载,输入到模型中进行考虑的做法是偏于不安全的。
作为结构设计人员,我们应当吸取经验,将楼梯模型与整体结构进行整体分析,并采用必要的构造措施,做到简化模型更加符合实际情况,更好的满足人们生产、生活的使用要求。
(作者单位:机械工业部汽车工业天津规划设计研究院)。