钢筋溷凝土框架结构楼梯构件影响效果分析a课件

1、工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 钢筋混凝土框架结构楼梯构件钢筋混凝土框架结构楼梯构件影响效果分析影响效果分析 工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 研究目的研究目的 配合配合建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范的修订工作，的修订工作，对钢筋混凝土框架结构楼梯构件的影响效对钢筋混凝土框架结构楼梯构件的影响效果进行专题研究，果进行专题研究， 目标：目标：对对楼梯构件楼梯构件在整体结构中的在整体结构中的受力状受力状态态、楼梯构件对主体结构的、楼梯构件对主体结构的作用效果及影作用效果及影响程度响程度等有一

2、个较为清楚的了解与把握，等有一个较为清楚的了解与把握，为为建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范相关条款的修订相关条款的修订提供技术依据。提供技术依据。工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 合作研究机构合作研究机构 中国建筑科学研究院中国建筑科学研究院 北京市建筑设计研究院北京市建筑设计研究院 华东建筑设计研究院华东建筑设计研究院 广东省建筑设计研究院广东省建筑设计研究院 中国建筑西南设计研究院中国建筑西南设计研究院 中南建筑设计研究院中南建筑设计研究院工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 目目 次次楼梯

3、震害情况楼梯震害情况2008抗震规范局修抗震规范局修计算分析模型计算分析模型计算分析结果计算分析结果结论及建议结论及建议2010规范相关修订规范相关修订工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 1、楼梯震害、楼梯震害 2008，汶川大地震中一个普遍的破坏现象，汶川大地震中一个普遍的破坏现象是，作为逃生通道的楼梯间破坏比较严重，是，作为逃生通道的楼梯间破坏比较严重，造成了相当的人员伤亡造成了相当的人员伤亡 2010，玉树地震中也存在楼梯破坏现象，玉树地震中也存在楼梯破坏现象工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineeri

4、ng 8度区某砖混结构，中部楼梯间倒塌度区某砖混结构，中部楼梯间倒塌 楼梯踏步痕迹清晰可见楼梯踏步痕迹清晰可见 工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 混凝土结构，梯板被拉断，钢筋压屈混凝土结构，梯板被拉断，钢筋压屈工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 混凝土结构中，楼梯梁剪扭断裂混凝土结构中，楼梯梁剪扭断裂工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 钢筋脆断钢筋脆断工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 2、20

5、08抗震规范局修抗震规范局修第第3.6.6条条补充规定，结构整体计算分析时补充规定，结构整体计算分析时应考虑楼梯构应考虑楼梯构件的影响件的影响；第第3.7.3条条补充规定，楼梯间的非承重墙体应采取补充规定，楼梯间的非承重墙体应采取措施措施与与主体结构可靠连接或锚固，避免地震时倒塌伤人或砸坏主体结构可靠连接或锚固，避免地震时倒塌伤人或砸坏重要设备；重要设备；第第7.3.1条条，对于砌体结构的楼梯间，明确要求，楼梯间，对于砌体结构的楼梯间，明确要求，楼梯间四角以及楼梯段上下端对应的墙体处设置构造柱，共有四角以及楼梯段上下端对应的墙体处设置构造柱，共有8根构造柱；根构造柱；第第7.3.8条条提升为强

6、制性条文，要求砌体结构楼梯间墙体提升为强制性条文，要求砌体结构楼梯间墙体在休息平台或半层高处设置钢筋混凝土带或配筋砖带，在休息平台或半层高处设置钢筋混凝土带或配筋砖带，以及采取其他加强措施，特别要求加强顶层和出屋面楼以及采取其他加强措施，特别要求加强顶层和出屋面楼梯间的抗震构造梯间的抗震构造相当于约束砌体的构造要求。相当于约束砌体的构造要求。工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 3、计算分析模型、计算分析模型 楼梯：楼梯： 数量数量 布置方式布置方式 主结构主结构 开间开间 跨数跨数构建构建18个模型（个模型（5开间系列、开间系列、7开间系列）开

7、间系列）仅以仅以5开间系列为例讨论开间系列为例讨论工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 5开间系列计算模型开间系列计算模型序号编号主体结构楼梯备注开间跨数数量（个）布置方式1A5-1512两端2C5-1511中部3D5-1511端部4E5-151-对比模型5A5-3532两端6B5-3532中部7C5-3531中部8D5-3531端部9E5-353-对比模型工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 5开间系列模型简图开间系列模型简图工程抗震研究所Institute of Earthquake Engin

8、eering 模型参数模型参数（1）整体：整体：地上地上6层，层高层，层高3.900m，地坪处设置拉，地坪处设置拉梁，基础顶标高梁，基础顶标高-2.000m。 （2）材料：材料：柱柱C40，其余构件，其余构件C30。（3）构件：构件：柱柱650 x650，梯柱，梯柱300 x300，框架梁均，框架梁均300 x600，梯梁，梯梁250 x400，楼梯间次梁，楼梯间次梁300 x600，其，其余次梁余次梁250 x500。（4）地震动参数：地震动参数：7度（度（0.15g），一组，），一组，II类场地。类场地。（5）计算软件计算软件：广东院：广东院：GSCAD，其余：，其余：ETABS工程抗震研

9、究所Institute of Earthquake Engineering 4、计算分析结果、计算分析结果结构整体影响效果分析结构整体影响效果分析侧向刚度侧向刚度 自振周期自振周期地震作用地震作用侧向变形侧向变形局部影响效果分析局部影响效果分析主体结构构件的内力影响分析主体结构构件的内力影响分析柱柱梁梁楼梯构件受力分析楼梯构件受力分析 梯段斜板梯段斜板 平台梁平台梁 平台短柱平台短柱 工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering (1) 基本规律基本规律 考虑楼梯构件后，结构整体刚度加大且平面内分考虑楼梯构件后，结构整体刚度加大且平面内分布不均匀，使结构

10、整体分析结果（周期、位移、布不均匀，使结构整体分析结果（周期、位移、作用、内力等）有所变化。作用、内力等）有所变化。 影响程度：与影响程度：与纯框架的刚度纯框架的刚度、楼梯楼梯的的数量数量和布置和布置的的位置位置等情况有关。等情况有关。 基本规律：基本规律：楼梯刚度与纯框架结构刚度的比例越大，则平动周期楼梯刚度与纯框架结构刚度的比例越大，则平动周期减少越多，总地震作用加大越多，减少越多，总地震作用加大越多，沿梯板方向影响大，垂直梯板方向影响很小；沿梯板方向影响大，垂直梯板方向影响很小；楼梯在楼面的两端对称布置，扭转周期明显减少，扭楼梯在楼面的两端对称布置，扭转周期明显减少，扭转位移比减少较多；

11、转位移比减少较多；楼梯布置在楼面中部，扭转影响不明显；楼梯布置在楼面中部，扭转影响不明显；楼梯布置在楼面的一端，扭转周期有所减少，但扭转楼梯布置在楼面的一端，扭转周期有所减少，但扭转位移比明显加大。位移比明显加大。工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 侧向刚度侧向刚度 工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 自振周期自振周期 纯框架：横向、纵向和扭转；纯框架：横向、纵向和扭转；带楼梯：第一振型多为纵向，带楼梯：第一振型多为纵向，D系模型为扭转。系模型为扭转。对典型的三跨框架系列模型：对典型的三跨框架系

12、列模型： 设置两部楼梯，顺梯方向周期减少设置两部楼梯，顺梯方向周期减少20%左右；左右； 垂直梯板方向略有减少；垂直梯板方向略有减少； 扭转周期变化与楼梯布置和数量有关：扭转周期变化与楼梯布置和数量有关： 两端对称布置时周期减少两端对称布置时周期减少25%左右左右 中部集中布置时基本不变，中部集中布置时基本不变， 一端布置减少不到一端布置减少不到20%。 工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 地震作用地震作用建研院结果建研院结果12345672004006008

13、001000Vx (kN)Floor A 5-1 C 5-1 D 5-1 E 5-112345672004006008001000Vy (kN)Floor A 5-1 C 5-1 D 5-1 E 5-1工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 地震作用地震作用建研院结果建研院结果1234567400800120016002000Vx (kN)Floor A 5-3 B 5-3 C 5-3 D 5-3 E 5-31234567400800120016002000Vy (kN)Floor A 5-3 B 5-3 C 5-3 D 5-3 E 5-3工程抗震

14、研究所Institute of Earthquake Engineering 工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 侧向变形侧向变形工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 工程抗震研究所Institute of Earthquake Enginee

15、ring 框架柱内力变化框架柱内力变化轴力ABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDE822.80310.53163.94163.92311.03822.05133.16196.97809.61311.57139.61126.48159.57213.23940.67347.51179.27147.09619.70243.80144.24178.86222.32187.88199.13225.26214

16、.25214.25225.26199.134.131.380.770.771.384.130.670.873.781.450.620.640.800.954.391.620.800.743.111.080.670.830.990.941.001.001.001.001.001.00376.65201.84349.28349.22201.72376.83383.28351.80286.64204.41299.60284.93389.30359.27422.88211.89382.88367.55306.12159.33308.87382.32470.24491.58420.83445.86457

17、.55457.55445.86420.830.900.450.760.760.450.900.910.790.630.450.670.680.930.810.920.460.860.870.730.360.680.841.051.171.001.001.001.001.001.00430.31381.86350.40350.34381.68429.96383.45351.87286.07204.41299.60284.99376.74400.19491.67414.57384.27384.09334.86292.02310.52381.99472.22522.23435.21457.13457

18、.65457.65457.13435.210.990.840.770.770.830.990.880.770.630.450.660.650.870.881.070.910.840.880.770.640.680.831.031.201.001.001.001.001.001.00141.27161.79162.80162.77161.70141.21133.23197.03810.12310.28139.59126.42148.07180.30175.89176.12177.83159.68135.63123.89144.68178.83220.74149.34185.96212.67214

19、.22214.22212.67185.960.760.760.760.760.760.760.720.933.781.450.660.680.800.850.820.820.840.860.730.580.680.831.040.801.001.001.001.001.001.00ABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDE822.80310.53163.94163.92311.03822.05133

20、.16196.97809.61311.57139.61126.48159.57213.23940.67347.51179.27147.09619.70243.80144.24178.86222.32187.88199.13225.26214.25214.25225.26199.134.131.380.770.771.384.130.670.873.781.450.620.640.800.954.391.620.800.743.111.080.670.830.990.941.001.001.001.001.001.00376.65201.84349.28349.22201.72376.83383

21、.28351.80286.64204.41299.60284.93389.30359.27422.88211.89382.88367.55306.12159.33308.87382.32470.24491.58420.83445.86457.55457.55445.86420.830.900.450.760.760.450.900.910.790.630.450.670.680.930.810.920.460.860.870.730.360.680.841.051.171.001.001.001.001.001.00430.31381.86350.40350.34381.68429.96383

22、.45351.87286.07204.41299.60284.99376.74400.19491.67414.57384.27384.09334.86292.02310.52381.99472.22522.23435.21457.13457.65457.65457.13435.210.990.840.770.770.830.990.880.770.630.450.660.650.870.881.070.910.840.880.770.640.680.831.031.201.001.001.001.001.001.00141.27161.79162.80162.77161.70141.21133

23、.23197.03810.12310.28139.59126.42148.07180.30175.89176.12177.83159.68135.63123.89144.68178.83220.74149.34185.96212.67214.22214.22212.67185.960.760.760.760.760.760.760.720.933.781.450.660.680.800.850.820.820.840.860.730.580.680.831.040.801.001.001.001.001.001.00ABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCD

24、EABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDE822.80310.53163.94163.92311.03822.05133.16196.97809.61311.57139.61126.48159.57213.23940.67347.51179.27147.09619.70243.80144.24178.86222.32187.88199.13225.26214.25214.25225.26199.134.131.380.770.771.384.130.670.873.781.4

25、50.620.640.800.954.391.620.800.743.111.080.670.830.990.941.001.001.001.001.001.00376.65201.84349.28349.22201.72376.83383.28351.80286.64204.41299.60284.93389.30359.27422.88211.89382.88367.55306.12159.33308.87382.32470.24491.58420.83445.86457.55457.55445.86420.830.900.450.760.760.450.900.910.790.630.4

26、50.670.680.930.810.920.460.860.870.730.360.680.841.051.171.001.001.001.001.001.00430.31381.86350.40350.34381.68429.96383.45351.87286.07204.41299.60284.99376.74400.19491.67414.57384.27384.09334.86292.02310.52381.99472.22522.23435.21457.13457.65457.65457.13435.210.990.840.770.770.830.990.880.770.630.4

27、50.660.650.870.881.070.910.840.880.770.640.680.831.031.201.001.001.001.001.001.00141.27161.79162.80162.77161.70141.21133.23197.03810.12310.28139.59126.42148.07180.30175.89176.12177.83159.68135.63123.89144.68178.83220.74149.34185.96212.67214.22214.22212.67185.960.760.760.760.760.760.760.720.933.781.4

28、50.660.680.800.850.820.820.840.860.730.580.680.831.040.801.001.001.001.001.001.00工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 框架柱内力变化框架柱内力变化剪力工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 框架柱内力变化框架柱内力变化剪力工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 框架柱内力变化框架柱内力变化弯矩工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering

29、 框架柱内力变化框架柱内力变化弯矩工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 框架梁框架梁弯矩：弯矩：A5-1 VS E5-1工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 框架梁框架梁弯矩：弯矩：C5-1 VS E5-1工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 框架梁框架梁弯矩：弯矩：D5-1 VS E5-1工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 楼梯构件受力分析楼梯构件受力分析 A5-1模型为例模型为例 楼梯构件编号示意图

30、楼梯构件编号示意图工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 梯段斜板梯段斜板 轴向受力轴向受力竖向受剪竖向受剪面内受弯面内受弯扭矩扭矩 工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 平台梁平台梁 平台梁普遍存在较大的轴力平台梁普遍存在较大的轴力 直接支撑楼梯踏步的梁直接支撑楼梯踏步的梁LTL1LTL1最为复杂，最为复杂，处于拉、弯、剪的复合受力状态处于拉、弯、剪的复合受力状态 LTL3LTL3，直接传递踏步斜板的地震效应，直接传递踏步斜板的地震效应，处于受压状态，且轴力最大处于受压状态，且轴力最大 工程抗震研究

31、所Institute of Earthquake Engineering 平台柱平台柱 靠近踏步斜板的短柱靠近踏步斜板的短柱LTZ1和和LTZ2处于处于双向偏压（拉）受力状态双向偏压（拉）受力状态 工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 5、结论与建议、结论与建议 楼梯构件对结构整体侧向刚度、周期与振型、地楼梯构件对结构整体侧向刚度、周期与振型、地震作用、结构位移、扭转效应以及构件内力等震作用、结构位移、扭转效应以及构件内力等均有影响，其影响程度与楼梯构件的数量、布均有影响，其影响程度与楼梯构件的数量、布置方式、主体结构本身的侧向刚度有关。大致置方式、主体结构本身的侧向刚度有关。大致来说，有以