楼梯对钢筋砼框架动力响应影响研究

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1、楼梯对钢筋砼框架动力响应影响研究　　摘要：本文首先分析了楼梯对钢筋砼框架动力响应的影响，然后对框架结构楼梯的主要震害及其抗震设计进行了探讨。关键词：楼梯；钢筋砼框架；动力响应；抗震中图分类号：TU756.4+7文献标识码：A文章编号：一、楼梯对钢筋砼框架动力响应的影响分析1有限元模型的建立本文研究主要采用MARC有限元软件，模型主要模拟8度地区大震作用下结构的动力响应，按4种工况计算。动力荷载选用2组4个实际地震记录。其中，ELCENTRO波和TARTAR波为Ⅱ类场地地震波，EMC波和CPC波为

2、Ⅲ类场地地震波。持时30s，时间步长为0.02s，加速度峰值为4m/s2。模型底部采用固端约束，先施加重力荷载，并保持始终作用在结构上，然后沿Y向施加动力荷载，模型加载过程主要采用Table表格实现。2动力响应分析通过MARC有限元软件的对两个模型的4种工况的计算结果的提取及相应的数据处理，对比分析了顶层3395节点加速度响应和位移响应。2.1加速度响应对比分析8BD1和BD2两个模型顶层3395节点加速度响应数据对比曲线如图1所示。从图1中可以看出，在ELCENTRO波作用下顶层加速度最大值出

3、现的时间不同，数值也不同。BD1最大值在2s附近，值为12.3m/s2，此时BD2的值为13.3m/s2；BD2最大值出现在13s附近，值为13.6m/s2，此时BD2的值为4.62m/s2。从整个动力响应来看，在前段和后段基本一致，而中间区段5s~20s区间BD2模型顶层节点加速度响应比BD1对应点数值要高，表明在地震波的中间段楼梯对于结构顶层节点的加速度响应起到了放大作用。在TARTAR波作用下BD1和BD2顶层节点的加速度响应变化基本一致，最大值均出现9s附近，依次是7.49m/s2和7.

4、09m/s2。从图形上来看在11s之后，BD2比BD1顶层节点的加速度衰减略快，表明在地震波后区段楼梯对于结构顶层节点的加速度响应起到了减低的作用。图1地波作用下不同模型顶层加速度响应曲线在EMC波和CPC波分别作用下两个模型顶层节点的加速度响应最大值出现基本一致，且都在12s后开始明显下降，表明在这两种波作用下，楼梯对于结构顶层加速度响应的降低作用较为明显。2.2位移响应对比分析8BD1和BD2模型4种工况下顶层节点位移响应对比分析曲线如图2所示。从图2中可以看出，在ELCENTRO波作用下图

5、2地波作用下不同模型顶层节点位移响应曲线两个模型顶层节点的位移响应差别较大，BD1在3s附近出现最大值，值为0.129m，此时BD2位移为0.118m；BD2在12s附近出现最大值，值为0.159m，此时BD1的位移为0.065m。从整个图形上来看，显然BD2相比BD1在4.5-19s位移增大的较为明显，表明楼梯使BD2模型顶层节点位移变大。在TARTAR波作用下，从整个曲线图上可以看出，BD1和BD2在位移响应的前区段变化基本一致，最大值出现在4s附近，依次为0.069m和0.065m。从12

6、s后BD2比BD1的顶层位移响应衰减明显加速，表明楼梯在响应的后区段起到了降低位移响应的作用。在EMC波作用下BD1和BD2在位移响应的前区段变化基本一致，最大值出现在10s附近，值依次为0.046m和0.04m。从此时之后BD2位移响应衰减略快，表明楼梯有助于结构位移响应衰减。而CPC波作用下BD1和BD2位移最大值出现在10S附近，值依次是0.095m和0.163m，在11s之后BD2的位移响应迅速下降，表明楼梯在中间段放大了结构的位移响应，在后区段加速了结构位移响应的衰减。二、框架结构楼梯

7、的主要震害81梯段板破坏梯段板震害主要发生在楼梯施工缝(梯段板1/3跨)处和距离两端支座约1/4跨处位置，表现为水平裂缝处混凝土酥碎，梯段板面下挠，甚至断裂。分析原因有以下几点：(1)在梯段板实际配筋计算时，梯段板按单向板力学模型进行配筋计算，上部负筋通常按照跨度的1/4长度布置，当楼梯板在考虑地震作用时，会出现失稳破坏(压弯构件)，提前退出受压工作，只能受拉(钢筋作用)；当楼梯板因地震作用受拉时(拉弯构件)，由于楼梯板面筋经常是不贯通的，故发现楼梯板在1/3附近出现裂缝(即出现在面筋截断处以外

8、)，甚至钢筋拉断(楼梯掉落)。(2)上下两层楼梯的自振频率可能略有不同，会造成上、下梯板的水平位移出现差值，有可能造成梯板断裂。(3)由于施工原因，施工缝一般留置在梯段板1/3跨处，即楼梯踏步的上三步或下三步的位置，施工时施工缝质量不好控制，常存在夹渣，新旧截面粘结力受到削弱，降低结构的承载能力，再加上当第二次再浇筑时，新入模的砼自重及冲击力，会使刚度较低的突出部分悬空局部压碎或产生裂缝，形成隐形内伤，反而不利于构件的质量控制。2楼梯间框架角柱的破坏8楼梯间角柱的破坏主要表现为柱跨中部位出现钢筋