楼梯对结构设计计算的影响
楼梯对结构设计计算的影响
楼梯作为重要的疏散工具,在抗震防灾中起着重要的作用。
《抗震规范》第3. 6. 6条的局部修订中要求“计算中应考虑楼梯构件的影响”,结构设计中该如何考虑?
泣川地震震害表明,楼梯对结构安全及人生安全影响重大,2010版《抗震规范》增加了“计算中应考虑楼梯构件的影响”的要求。
“考虑楼梯构件的影响”应注意下列两方面:一是,楼梯对竖向构件的影响(使竖向构件中间受力,形成短柱或局部错层等);二是,要考虑楼梯的传力需要(楼梯作为水平传力构件之一,应确保其传力及疏散功能的实现)。
理论研究及震害调查表明,楼梯对主体结构的影响,取决于楼梯与主体结构的相对刚度之比。
楼梯对主体结构影响的程度取决于主体结构的结构体系,主体结构的刚度越大、整体性越好(如采用剪力墙、框架-剪力墙结构等),楼梯对主体结构的影响越小;而主体结构的刚度越小、整体性越差(如框架结构、装配式楼盖结构、砌体结构等),楼梯对主体结构的影响就越大。
楼梯对主体结构的影响主要集中在砌体结构、框架结构和装配式结构中。
在多遇地震作用下,由于结构基本处于弹性工作状态,填充墙、砌体承重墙开裂程度较低,刚度退化不严重,装配式楼盖的整体性尚可,楼梯刚度在主体结构刚度中的比值很小,楼梯对主体结构的影响不大。
而在设防烈度地震及罕遇地震作用下,结构进入弹塑性状态,填充墙、砌体承重墙开裂严重,刚度急剧降低,装配式楼盖的整体性很差,楼梯刚度在主体结构刚度中的比值逐步加大,楼梯对主体结构的影响也随之加大。
现浇梯板起局部刚性楼板的作用,传递水平地震剪力,导致梯板拉裂,框架柱形成短柱及错层柱而破坏。
在剪力墙结构、框架-剪力墙结构、筒体结构中,由于结构刚度大,整体性好,楼梯自身刚度在主体结构中的刚度比值不大,楼梯受主体结构的“呵护”而很少破坏。
考虑楼梯对主体结构的影响及主体结构对楼梯的影响时,应根据主体结构与楼梯的侧向刚度大小,采取相应的设计措施:
楼梯采用现浇或装配整体式钢筋混凝土结构,不应采用装配式楼梯。
对框架结构、砌体结构及楼盖整体性较差的结构,在结构计算中应考虑楼梯对主体结构的影响及主体结构对楼梯的影响,并宜进行包络设计。
现阶段,在对结构进行规则性判别及位移计算时,可不考虑楼梯的影响;
构件设计时,应考虑楼梯的影响,对相关构件按考虑与不考虑楼梯的影响进行分 别计算,包络设计。
对剪力墙结构、框架-剪力墙结构等主体结构侧向刚度大、楼盖整体性好的结构,当楼梯周围有剪力墙围合时,计算中可不考虑楼梯的影响,而采取有效的构造措施(加配梯跑跨中板顶通长钢筋、框架柱箍筋加密等)确保楼梯及相应框架柱的安全。
楼梯对主体结构的影响及主体结构对楼梯的反作用主要集中在结构的底部,因此
应加强楼梯底部的抗震措施,如:明确楼梯梯板的传力途径,加强梯板的配筋,同时应加强与梯板相连之框架柱的受剪承载力。
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无地下室时,当楼梯在底层直接支承在孤独楼梯梁上时,地震时楼梯板吸收的水平地震作用在楼梯梁处的水平传递路径被截断,而梯板外的孤独楼梯梁将无法承担梯板传来的水平推力,破坏常发生在梯板边缘的孤独梁截面处,因此应避免采 用此做法。
必须采用时,应适当加大楼梯梁的平面外配筋并加密箍筋。
应特别注意设置楼梯形成的框架短柱,柱箍筋除应满足计算要求外,宜按抗震等 级提高一级配置。
’结构设计中,常设置支承楼梯的梁上小柱,该小柱也应按框架柱要求设计。
应确保柱截面面积不小于3 00mmX300mm,柱最小边长不应小于200mm,并相应增加另一方 向的柱截面长度。
对抗震建筑中的楼梯设计应把握以下两点:一方面,楼梯结构对主体结构的抗震能力影响很大,楼梯的梯跑作为传递水平地震作用的重要构件,往往对主体结构的墙和柱产生重大的影响,使结构柱变成短柱或错层柱,因此在结构分析时应予以充分的重视;另一方面,楼梯的梯跑与普通楼板一样传递水平地震作用,因此,需对梯板予以适当的加强,一般情况下,应在梯跑顶面加配跨中通长钢筋并与两端负筋满足受力搭接要求,其配筋率不宜小于0.1%。
曹士怀
2013年5月7日。
论楼梯作为斜撑构件在高层结构设计中的影响
论楼梯作为斜撑构件在高层结构设计中的影响摘要:随着我国房地产行业的兴盛,以及人们更高的生活质量追求,于是对住房也有了更严格的要求。
人口向城市迁移给城市有限的土地带来较大的住房压力,在政府的引导下,高层结构住房已成为一种必然。
而在高层结构设计中,不管是抗震作用还是安全通道设置,楼梯作为斜撑构件不可缺少。
而且在高层结构调设计的时候,设计人员一般是分别完成楼梯的设计和框架的设计。
然而事实上,一旦发生地震或者其他,楼梯构件最先遭到破坏,进而破坏框架结构的预期效果。
所以,在此事实基础上,本文分析不同的高层结构设计中楼梯的影响,主要研究楼梯斜撑的作用对高层结构影响,为设计和建筑施工提供便利。
关键词:楼梯斜撑;高层结构设计;斜撑构件;影响分析1、楼梯对不同的高层结构影响按照不同的标准,高层建筑也可分为不同的结构设计。
通常我们按照承重体系和材料分为两类:承重体系分类分为我们熟悉的框架结构,剪力墙结构,还有框架-剪力墙结构,以及砌体结构;材料分为钢结构和钢筋混凝土结构,还有其混合结构。
而在这所有高层结构建筑中,相邻楼层之间都有上下沟通的通道,比较常见的有楼梯、电梯扶梯和坡道等。
尽管目前来说,大部分的高层建筑都会选择电梯作为主要的上下方式,但楼梯仍然会保留。
因为楼梯除了上下通行方便外,还给楼房的主体分担承重。
设计楼梯时候,需考虑坚固耐用,通风,防火等安全要素。
1.1单框架结构框架结构建筑里,框架柱是主要的抗侧构件,因而可以提供较好的延展性能和抗震效果。
次级的抗侧构件包含楼梯及填充墙等支撑构件,软件计算时,通常采用刚度折减的手段考虑不同的构件所提供的刚度支撑。
这些抗侧构件增强了框架结构的刚度,缩小了框架结构水平方向上位移,提高了结构的安全保障系数,但是仍然容易受到破坏。
在调查和分析大量的震害资料后,人们相信楼梯在框架结构里可以抵抗地震的水平作用力,支撑楼层之间抗侧移,所以在分析框架结构时候,不能忽视楼梯的刚度作用。
在抵抗水平震力时候,楼梯承担部分水平剪力,如果单纯依靠构造设计出的构件,是不能达到真实的承载负荷。
谈楼梯对结构设计的影响
谈楼梯对结构设计的影响摘要:在建筑物当中,楼梯是竖向联系的主要通道,是建筑整体结构的重要组成部分。
文章为了更好的研究楼梯对结构设计的影响,结合了工程实际情况,对带楼梯和不带楼梯的结构方案进行对比分析。
关键词:楼梯;结构设计;动力特性在所有的多层建筑物当中,各楼层之间都会设置上下联系的通道,就目前来说,使用较为普遍的有楼梯、台阶、自动扶梯、坡道、电梯等。
大多数的高层建筑当中虽说电梯是主要的垂直交通工具,但是仍然会保留楼梯的存在,楼梯建筑物当中必不可少的建筑构件,主要用于建筑物的垂直交通和紧急疏散人员的解决方式,使用最为广泛。
楼梯在建筑物当中不仅仅具有保持上下交通通行顺畅的作用,还为建筑的主体结构起承重作用,在对楼梯进行设计的时候应该要坚固、耐久、安全、防火。
本文研究的内容主要通过对不同结构建筑物进行对比分析,综合讨论出楼梯对结构设计的影响。
1. 工程概况某拟建工程共10层,设计层高为3.6m,柱的尺寸为400 mm×600 mm,梁的尺寸为250mm×500mm。
建筑内楼梯设置位于端部,恒载为5 kn/m2,活载为2kn/m2。
2. 楼梯对整体结构的影响分析2.1 楼梯对结构整体动力特性的影响为了得出楼梯对整体结构动力特性的影响,笔者建立了两个模型,主要的区别为带楼梯与不带楼梯,并通过对6阶模态进行对比分析,得出了整体模型的周期情况。
表1 不同模型之间动力特性对比分析动力特性x向第一周期归一化y向第一周期归一化x向第二周期归一化y向第二周期归一化不带有楼梯 1.6155 1 1.7576 1 0.5327 1 0.5333 1带有楼梯 1.5245 0.944 1.3726 0.781 0.4900 0.9190 .4244 0.767周期相对该变量- 5.6% - 21.9% - 8.1% - 23.3%2.2 楼梯对结构整体位移的影响在表2中,可以明确的看出楼梯对于建筑物结构整体信息的影响,建筑模型的y向地震工况为7度,其加速度为0.1g。
楼梯建模对结构设计影响初探
从 结 果 可 以看 出 :
南京站 : 阶弹塑性极 限承载力 比几何非线性 极 限承载力下 一
降 1.% , 4 6 二阶弹塑性极 限承载力 比几何非线性极 限承载力下降 高 , 过 多 级 分 叉 转 换 , 以用 较 小 的 杆 件 形 成 较 大 跨 度 空 间 , 经 可 并 4 .% , 阶弹 塑性 极 限承 载力 比一 阶 弹塑 性极 限承 载力 下 降 具有受力合 理的优点 ;) 53 二 2 一阶和二阶弹塑性分 析所得 的极 限承载 3 .% 。长 沙站 : 阶弹塑性极 限承 载力 比几何 非线性 极限承载 力值较之几何非 线性 承载力值 下降很大 , 59 一 除下肢柱 为格构柱 的树 力下降 7 . % , 阶弹塑性极 限承载力 比几何非线性极 限承载力 形柱下降小 于 5 % , 17 二 0 其余均大于 7 % ; ) 多级分枝 树形柱 二阶 0 3对 下降 7 . % , 9 1 二阶 弹塑性极 限承载力 比一 阶弹塑性极 限承载力下 弹塑性极 限承载力分 析 , 由于在 二阶 弹塑性分 析时 , 阶效应 明 二 降 2 . %。长沙南站雨棚树形柱属于多级分枝 , 阶弹塑性极 限 显 , 61 二 上枝杆件容易屈 曲而导致极 限承 载力下降 。因此 建议多 级分 承载力小于 25倍荷 载工 况 , 满足大 于 2 5倍 的最 低要求 。这 枝树形 柱应进行二 阶弹塑性分析 。 . 不 . 是 由于多级分枝树 形柱 在二 阶弹塑性 分析 时 , 二阶效 应 明显 , 上 参考文献 : 枝杆件容易屈 曲而导致 极 限承载力 下降 。因此建议 多级分 枝树 [ ] 王明贵 , 1 颜 形柱应进行二阶弹塑性分析 。上海虹桥 站 : 阶弹塑性极 限承载 一 L 何 非线性极限承载力下降 7 . % , 阶弹塑性极 限承载力 比 UL 97 二
楼梯对钢筋混凝土框架-剪力墙结构受力性能的计算分析
楼梯对钢筋混凝土框架-剪力墙结构受力性能的计算分析摘要:本文基于CSI公司的大型结构分析软件ETABS,通过设计计算模型来研究楼梯对钢筋混凝土框架-剪力墙结构地震反应的影响,模型中采用振型分解反应谱法进行了弹性阶段地震反应特性的对比分析。
分析结果显示:楼梯在顺梯板方向对结构刚度影响较大。
建议在钢筋混凝土框架-剪力墙设计中应使用振兴分解反应谱法对楼梯的影响予以考虑。
关键词:框架-剪力墙结构;ETABS;楼梯;抗震性能引言传统结构设计中,在进行结构整体抗震分析时,一般不考虑楼梯构件对整体结构及周边构件的影响,而是采取改板厚为零并加大荷载的方式来粗略估计,之后再进行楼梯间的单独设计并不对其进行地震作用分析。
在2008年5月12日发生的“5.12”汶川大地震中,大量震害图片显示,作为逃生必经通道的楼梯间破坏严重,因此造成的生命财产损失不可估量。
“5.12”汶川大地震后,在研究及计算的基础上,重新修订了《建筑抗震设计规范》GB50011-2010,提出建筑抗震设计中“在利用计算机进行结构抗震分析计算中应考虑楼梯构件影响”的要求。
目前,关于楼梯对钢筋混凝土框架结构整体性能影响有了部分研究,并得到一系列研究成果表明得到楼梯间对结构层刚度有明显影响的结果,应予以考虑。
而关于楼梯对钢筋混凝土框架-剪力墙结构整体性能影响的研究较少,因此本文就楼梯对钢筋混凝土框架-剪力墙结构抗震整体性能影响程度进行分析,利用ETABS软件,通过设计计算模型研究楼梯对钢筋混凝土框架-剪力墙结构地震反应的影响,为今后结构设计人员的世界工作提供参考和借鉴。
1 计算模型的建立及计算条件设定本次分析共设置2个模型,为尽量减少多余因素的干扰,突出楼梯本身对结构地震反应的影响,除楼梯间设置不同外,其余条件全部相同。
模型均为18层钢筋混凝土框架-剪力墙结构,其中底层层高4m,出屋面层层高2m,其余各层层高均为3m;开间6m,进深7.5m,走廊宽3m,如图1所示;底三层柱截面750mm×750mm,其余各层柱截面650mm×650mm。
结构设计中楼梯的抗震构造与措施
结构设计中楼梯的抗震构造与措施作者:冯云鹏来源:《科学与财富》2016年第04期摘要:在结构设计的过程中,楼梯的抗震构造设计是十分重要的,它的质量直接影响到了建筑工程自身的设计质量和设计水平,所以在这样的情况下,我们一定要采取积极有效的措施对其加以控制,同时还要采取有效的措施做好楼梯的抗震工作。
本文主要分析了结构设计中楼梯的抗震构造与措施,以供同行参考和借鉴。
关键词:楼梯;抗震设计;构造措施楼梯是建筑交通和人员疏散的一个非常重要的结构,它通常使用在不同楼层之间的联系,在高层建筑当中已经广泛应用电梯,但是楼梯作为紧急状况下的疏散和逃生通道也是必不可少的,楼梯的抗震性能会对楼梯的稳定性和安全性产生十分重大的影响,因此,我们必须要做好楼梯的抗震设计工作。
1、楼梯1.1楼梯的作用楼梯是建筑物垂直方向的交通枢纽,它最为关键的一个作用就是要保持交通的正常运行。
其次是楼梯是建筑物集体结构当中的重要一员,它能够承受建筑结构的重荷。
此外,楼梯还有很好的安全作用,如果发生了地震和火灾等紧急事件的情况下,楼梯就可以对楼内的人员进行有效的疏散,保证人员的安全。
1.2楼梯的组成楼梯当中主要有若干楼梯段、平台梁、平台板和楼梯栏杆等结构组成的,它通常是用来对你标高差异比较大的建筑平面进行有效的连接,在高层建筑当中,电梯是一种非常关键也是经常使用的一种交通工具,但是要想在消防方面和紧急事件发生的时候对人员进行尽快的疏散,还是需要楼梯结构的。
通常我们将楼梯所处的空间就叫做楼梯间。
1)楼梯平台楼梯平台通常就是指楼梯段和楼面相连的水平段部分,或者是两个梯段之间的水平段部分,它通常是楼梯的拐角位置或者是给住户提供休息的一个空间。
平台的标高有些时候会和某一个楼层的高度完全相同,也可以在两个楼梯的中间位置。
一般情况下,我们将和楼层标高相同的平台叫做楼层平台,而现在两个楼层中间的平台通常被我们叫做中间平台。
2)楼梯段楼梯段的一个别名叫做楼梯跑,它是不同楼层之间的倾斜构件,同时它也是楼梯使用和承重过程中一个非常重要的环节。
楼梯结构设计计算
楼梯结构设计计算首先,在楼梯结构设计中,需要确定楼梯所使用的材料。
楼梯常用的材料包括木材、钢材、混凝土等。
不同的材料具有不同的承载能力和强度,因此需要根据楼梯所在建筑的要求和设计师的个人偏好来选择材料。
在选择好材料后,下一步是进行楼梯的荷载计算。
楼梯的荷载计算是指根据楼梯的使用情况和建筑规范,计算楼梯所能承载的最大荷载。
楼梯的荷载主要包括自重荷载和使用荷载。
自重荷载是指楼梯自身的重量,使用荷载是指由楼梯上行和下行的人员所施加的荷载。
荷载计算的公式如下:楼梯的荷载=自重荷载+使用荷载其中,自重荷载可以通过材料的密度和楼梯的体积计算得出。
使用荷载可以根据设计规范中对楼梯使用情况的要求进行计算。
荷载计算完成后,接下来是进行梁的设计。
在楼梯设计中,楼梯的梁是起到承载楼梯自身和荷载的作用。
根据楼梯的荷载和设计规范中对梁的要求,可以计算出梁的尺寸和强度。
梁的设计需要考虑弯矩和剪力等力的作用,以确保楼梯的结构安全性。
梁的计算公式如下:梁的尺寸=梁宽度×梁厚度梁的强度=梁材料的弯曲强度×梁的截面积在楼梯的结构设计中,还需要考虑到楼梯的踏步尺寸和楼梯的台阶高度等因素。
楼梯的踏步尺寸和台阶高度对楼梯的使用舒适性和安全性有着重要的影响。
因此,在楼梯设计中,需要根据建筑规范和人体工程学原理来确定楼梯的踏步尺寸和台阶高度。
楼梯的踏步尺寸的计算公式如下:踏步尺寸=(楼梯的总宽度-楼梯的总宽度)/楼梯的踏步数楼梯的台阶高度的计算公式如下:台阶高度=楼梯的总高度/楼梯的踏步数最后,在楼梯结构设计中,需要进行楼梯的整体稳定性计算。
楼梯的稳定性计算主要包括考虑楼梯的地基和支撑结构的强度,以及楼梯的侧向稳定性等因素。
通过对楼梯的整体稳定性进行计算和分析,可以确保楼梯在使用过程中的结构稳定性和安全性。
综上所述,楼梯结构设计计算涉及到楼梯材料的选择、荷载计算、梁的设计、踏步尺寸和台阶高度的计算,以及整体稳定性的计算。
建筑物楼梯抗震设计
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。
PKPM08版考虑楼梯的计算方案
PKPM08版考虑楼梯的计算方案GB50011-2001(2008局部修订版)第3.6.6.1条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。
条文说明中指出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。
为了适应新的抗震规范要求,PKPM08版给出了计算中考虑楼梯影响的解决方案:在PMCAD的模型输入中输入楼梯,可在四边形房间输入二跑或对折的三跑、四跑楼梯。
程序可自动将楼梯转化成折梁,此后接力SATWE等的结构计算即包含了楼梯构件的影响。
模型输入退出时可由用户选择是否将楼梯转化为折梁到模型中,如用户选择此项,则程序将已建好的模型拷入工作子目录下的lt子目录,并自动将每一跑楼梯板和其上、下相连的平台板转化成一段折梁,在中间休息平台处增设250500mm层间梁。
二跑楼梯的第一跑下接于下层的框架梁,上接中间平台梁,第二跑下接中间平台梁,上接于本层的框架梁。
原有工作子目录中的模型将不考虑模型中的楼梯布置的作用,其计算与往常相同。
而在lt子目录下的模型中,楼梯已转化为折梁杆件,该模型可由用户进一步修改。
在lt子目录下做SATWE等的结构计算,此时的计算可以考虑楼梯的作用。
1 楼梯输入在PMCAD主菜单一的结构建模中输入楼梯,楼梯建模应在楼层组装后完成,因为此时各楼层的层高已经确定,只有层高确定之后,各楼梯跑才能正确布置。
在楼层定义】菜单下增设楼梯布置】子菜单,在楼梯布置】菜单下有三个子菜单,分别为楼梯布置】、楼梯删除】、层间复制】。
楼梯建模步骤如下:1)点击楼梯布置】菜单,选择需布置楼梯的四边形房间(目前程序只能选择四边形房间);2)点击鼠标右键,程序弹出图1所示对话框,对话框右上角显示楼梯的预览图,程序根据房间宽度自动计算梯板宽度初值,用户可修改楼梯定义参数。
点击确定】按钮完成楼梯定义与布置,如图2所示。
建筑中采用双层剪刀楼梯时对结构设计的影响及设计建议
建筑中采用双层剪刀楼梯时对结构设计的影响及设计建议摘要:本文以某商业建筑布置双层剪刀楼梯为例,对不同荷载输入方式下两个模型的计算结果进行对比、分析后,提出相应的设计建议。
关键词:建筑;双层剪刀楼梯;荷载输入方式;结构设计;设计建议作为楼层间垂直交通用的构件,楼梯在多层无电梯建筑中是重要的垂直交通通道使用,在各种建筑中更是应急情况(如火灾、地震等)下的重要逃生通道。
2008年5月12日汶川大地震诸多因楼梯破坏或楼梯引起的主体结构构件破坏导致的逃生通道中断震害,充分表明了楼梯及与之相连的主体结构构件设计的重要性,现行《建筑抗震设计规范》,对楼梯及带有楼梯的结构设计提出了具体要求。
笔者结合在工作中发现的双层剪刀楼梯荷载输入方式与实际受力情况不同,进而补充按实际传力路径进行建模、计算,通过两种荷载输入方式的计算结果对比、分析,从而提出不同荷载输入方式对结构设计的影响并给出设计建议。
一、问题的提出剪刀楼梯是楼梯的常见形式之一,指在同一楼梯间设置一对相互重叠(交叉),又互不相通的两个楼梯(中间用防火墙隔开),梯段一般为单跑直梯段,其剖面似剪刀形,故而得名。
剪刀楼梯最重要的特点就是,在同一楼梯间里设置了两个相互独立的楼梯,具有两条垂直方向疏散通道的功能,因而能实现平面设计中占用较小空间,提高疏散效率,从而节约建筑面积的效果。
剪刀楼梯的特点(或者优势)造就了其在公共建筑、高层居住建筑中具有较高的使用率。
图一楼梯二层平面图图二楼梯剖面图(二层)笔者工作中遇到的某商业建筑项目,基本信息为:设计使用年限为50年,建筑结构安全等级按一级,抗震设防类别为重点设防类,抗震设防烈度为7度(0.10g),设计地震分组为第一组,场地类别为Ⅱ类,则场地特征周期为0.35g,钢筋混凝土框架结构,地下1层,地上3层,该项目采用了双层剪刀楼梯,如图一、图二所示。
在查看计算书、模型的过程中发现,设计人员仍采用面荷载输入方法(简称“方法一”,以下同)考虑楼梯荷载,且梯板区格内未指定单向导荷方式,见图三、图四所示(篇幅所限,仅以二层为例)。
建筑结构设计建模中考虑楼梯的一些观点
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。
