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1、直板楼梯与折板楼梯对框架结构刚度的不同影响天津城市建设学院第l7卷第3期2011年9月JournalofTianjinInstituteofUrbanConstructionVo1.17No.3Sep.2011直板楼梯与折板楼梯对框架结构刚度的不同影响宋鹏飞,v,杨德健,(天津城市建设学院a.土木工程系;b.天津市软土特性与工程环境重点实验室,天津300384)摘要:研究了直板楼梯和折板楼梯对框架结构刚度的不同影响,建立了独立框架单元和整体框架两种分析模型,分别比较了无楼梯,直板楼梯,缓台板布置在楼层处的折板楼梯和缓台板布置在中间平
2、台处的折板楼梯四种情况在相同受力情况下横向和纵向的楼层水平位移,通过比较四种情况下楼层的水平位移,得到了三种不同形式的楼梯对框架结构刚度的影响,结果表明,缓台板布置在中间平台处的折板楼梯对整体框架结构刚度的影响比直板楼梯小.关键词:直板楼梯;折板楼梯;楼层水平位移;斜支撑中图分类号:TU229文献标识码:A文章编号:1006—6853(2011)03.0176—06在"5?l2"汶川大地震中,很多房屋的楼梯破坏十分严重,其中框架结构的楼梯破坏尤为突出.究其原因,是因为框架结构是"柔性结构",楼梯部位对整个结构的刚度影响明显.在框架结
3、构整体受力时,楼梯作为整体结构的一部分,参与结构整体受力后,将增大结构水平抗侧刚度,改变结构自振周期,同时楼梯处梁,柱等构件分配到的水平剪力也会增大【¨.直板楼梯和折板楼梯是楼梯的两种不同形式.所谓折板楼梯,就是把楼梯的踏步底板(斜板)与缓台板当作一种折线形的混凝土板来看待,它是利用钢筋的拉力与混凝土的弹力而形成的一种新式设计f2].在现实中,虽然直板楼梯应用很广泛,但是对于那些因建筑物整体布置的关系需要移动平台梁位置的情况,就有可能将梯段当成折线形的构件来处理;同时折板楼梯还有外形简洁,易于布置,适应于建筑设计的多样化的优点,因此
4、,在实际工程中折板楼梯也经常被采用.本文针对文献【3]中提到的直板楼梯和折板楼梯在汶川地震中不同的破坏情况,运用SAP2000软件对一个6层框架结构进行了数值模拟分析,主要研究了直板楼梯(普通楼梯),缓台板布置在楼层处的折板楼梯(后简称折板楼梯A)和缓台板布置在中间平台处的折板楼梯(后简称折板楼梯B)三种形式的楼梯和框架之间的共同工作性能的差异,对直板楼梯和折板楼梯对框架结构抗侧刚度的不同影响进行了对比分析.1研究对象图1,图2分别为6层框架结构办公室标准层平面和结构图,整个建筑6层,层高均为3.6m,混凝土强度等级C30,主要构件
5、截面尺寸:框架柱500mm×500mm;横向框架梁250mm×600mm;纵向框架梁250mmx400mm;楼板厚度为150mm,平台板与梯一T'.2004200142004200420014200420042OO42OO42004200ll一——00
6、n卜^一^^^一^^一^^^一^言粤000竺V一上-FV—V_v上下VV一0In卜收稿日期:201I.03—26:修订日期:2011-05.09作者简介:宋鹏飞(1986一),男,河北保定人,天津城市建设学院硕士生图1办公楼标准层平面图天津城市建设学院宋鹏飞等:直板楼梯与折板楼梯对框
7、架结构刚度的不同影响板厚度均为120mm;楼梯梯口梁250nlnl×400mm;楼梯平台支撑柱及平台边梁250mm×250mm;构件材料弹性模量取3.0×10MPa.直板楼梯和折板楼梯的楼梯间结构布置如图3所示.用SAP2000对四种形式的框架结构进行线性静力分析,得到弹性情况下框架水平侧向位移.楼板,梯板和平台板都用壳单元模拟,框架梁,框架柱,梯梁,楼梯平台边梁和梯柱都用框架/索单元模拟,底层框架柱和中间平台梯柱与地面刚接.TZBL-l'oooJ=Tl-●ll●l0l●IIlllITLt0BL∞'●(a)直板楼梯2框架独立单元静力
8、抗侧刚度TZBL?177?4200【42004200l4200I42o142004200420042004200L2f1C9—一TLTLTZTZTZTLTZTL_-?TL●上.I_●lli_l_-_-_0一0—d,_In_,●_卜-lT_____l-TZ—_
9、rlTLBL竺图2办公楼标准层结构布置TZBL●'上1L—●00ln卜TZr_—It-TLBL--_●●厂_,(b)折板楼梯A(c)折板楼梯B图3楼梯布置示意为了解直板楼梯和折板楼梯对框架抗侧刚度的影响,取图4所示的4种独立框架单元:无楼梯,直板楼梯,折板楼梯A,折板楼梯B,分
10、别进行侧向受力分析.取相同的倒三角形荷载【4J沿房屋纵横2个方向分别作用在这4类框架独立单元的框架节点上:框架节点为框架柱和框架梁的交点,对于四种独立框架单元,每层都有8个框架节点,由于无论对于四种独立框架单元,还是对于任何一种独立框
