鋼筋溷凝土框架結(jié)構(gòu)樓梯構(gòu)件影響效果分析appt課件

1、工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)樓梯構(gòu)件鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)樓梯構(gòu)件影響效果分析影響效果分析 羅開(kāi)海羅開(kāi)海中國(guó)建筑科學(xué)研究院工程抗震研究所中國(guó)建筑科學(xué)研究院工程抗震研究所工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 研究目的研究目的 配合配合的修訂工作，對(duì)的修訂工作，對(duì)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)樓梯構(gòu)件的影響效果鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)樓梯構(gòu)件的影響效果進(jìn)行專題研究，進(jìn)行專題研究， 目的：對(duì)樓梯構(gòu)件在整體結(jié)構(gòu)中的受力狀目的：對(duì)樓梯構(gòu)件在整體結(jié)構(gòu)中的受力狀態(tài)、樓梯構(gòu)件對(duì)主體結(jié)構(gòu)的作用效果及影態(tài)、樓梯構(gòu)

2、件對(duì)主體結(jié)構(gòu)的作用效果及影響程度等有一個(gè)較為清楚的了解與把握，響程度等有一個(gè)較為清楚的了解與把握，為為相關(guān)條款的修訂提相關(guān)條款的修訂提供技術(shù)依據(jù)。供技術(shù)依據(jù)。工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 合作研究機(jī)構(gòu)合作研究機(jī)構(gòu) 中國(guó)建筑科學(xué)研究院中國(guó)建筑科學(xué)研究院 北京市建筑設(shè)計(jì)研究院北京市建筑設(shè)計(jì)研究院 華東建筑設(shè)計(jì)研究院華東建筑設(shè)計(jì)研究院 廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院 中國(guó)建筑西南設(shè)計(jì)研究院中國(guó)建筑西南設(shè)計(jì)研究院 中南建筑設(shè)計(jì)研究院中南建筑設(shè)計(jì)研究院工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 目

3、目 次次1. 樓梯震害情況樓梯震害情況2. 2019抗震規(guī)范局修抗震規(guī)范局修3. 計(jì)算分析模型計(jì)算分析模型4. 計(jì)算分析結(jié)果計(jì)算分析結(jié)果5. 結(jié)論及建議結(jié)論及建議6. 2019規(guī)范相關(guān)修訂規(guī)范相關(guān)修訂工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 1、樓梯震害、樓梯震害 2019，汶川大地震中一個(gè)普遍的破壞現(xiàn)象，汶川大地震中一個(gè)普遍的破壞現(xiàn)象是，作為逃生通道的樓梯間破壞比較嚴(yán)重，是，作為逃生通道的樓梯間破壞比較嚴(yán)重，造成了相當(dāng)?shù)娜藛T傷亡造成了相當(dāng)?shù)娜藛T傷亡 2019，玉樹(shù)地震中也存在樓梯破壞現(xiàn)象，玉樹(shù)地震中也存在樓梯破壞現(xiàn)象工程抗震研究所Institute

4、 of Earthquake Engineering 8度區(qū)某磚混結(jié)構(gòu)，中部樓梯間倒塌度區(qū)某磚混結(jié)構(gòu)，中部樓梯間倒塌 樓梯踏步痕跡清晰可見(jiàn)樓梯踏步痕跡清晰可見(jiàn) 工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 混凝土結(jié)構(gòu)，梯板被拉斷，鋼筋壓屈混凝土結(jié)構(gòu)，梯板被拉斷，鋼筋壓屈工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 混凝土結(jié)構(gòu)中，樓梯梁剪扭斷裂混凝土結(jié)構(gòu)中，樓梯梁剪扭斷裂工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 鋼筋脆斷鋼筋脆斷工程抗震研究所Institute of Ear

5、thquake Engineering 2、2019抗震規(guī)范局修抗震規(guī)范局修1. 第第3.6.6條補(bǔ)充規(guī)定，結(jié)構(gòu)整體計(jì)算分析時(shí)應(yīng)考慮樓梯構(gòu)條補(bǔ)充規(guī)定，結(jié)構(gòu)整體計(jì)算分析時(shí)應(yīng)考慮樓梯構(gòu)件的影響；件的影響；2. 第第3.7.3條補(bǔ)充規(guī)定，樓梯間的非承重墻體應(yīng)采取措施與條補(bǔ)充規(guī)定，樓梯間的非承重墻體應(yīng)采取措施與主體結(jié)構(gòu)可靠連接或錨固，避免地震時(shí)倒塌傷人或砸壞主體結(jié)構(gòu)可靠連接或錨固，避免地震時(shí)倒塌傷人或砸壞重要設(shè)備；重要設(shè)備；3. 第第7.3.1條，對(duì)于砌體結(jié)構(gòu)的樓梯間，明確要求，樓梯間條，對(duì)于砌體結(jié)構(gòu)的樓梯間，明確要求，樓梯間四角以及樓梯段上下端對(duì)應(yīng)的墻體處設(shè)置構(gòu)造柱，共有四角以及樓梯段上下端對(duì)應(yīng)的墻

6、體處設(shè)置構(gòu)造柱，共有8根構(gòu)造柱；根構(gòu)造柱；4. 第第7.3.8條提升為強(qiáng)制性條文，要求砌體結(jié)構(gòu)樓梯間墻體條提升為強(qiáng)制性條文，要求砌體結(jié)構(gòu)樓梯間墻體在休息平臺(tái)或半層高處設(shè)置鋼筋混凝土帶或配筋磚帶，在休息平臺(tái)或半層高處設(shè)置鋼筋混凝土帶或配筋磚帶，以及采取其他加強(qiáng)措施，特別要求加強(qiáng)頂層和出屋面樓以及采取其他加強(qiáng)措施，特別要求加強(qiáng)頂層和出屋面樓梯間的抗震構(gòu)造梯間的抗震構(gòu)造相當(dāng)于約束砌體的構(gòu)造要求。相當(dāng)于約束砌體的構(gòu)造要求。工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 3、計(jì)算分析模型、計(jì)算分析模型 樓梯：樓梯： 數(shù)量數(shù)量 布置方式布置方式 主結(jié)構(gòu)主結(jié)構(gòu) 開(kāi)間開(kāi)間

7、 跨數(shù)跨數(shù) 構(gòu)建構(gòu)建18個(gè)模型個(gè)模型5開(kāi)間系列、開(kāi)間系列、7開(kāi)間系列）開(kāi)間系列） 僅以僅以5開(kāi)間系列為例討論開(kāi)間系列為例討論工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 5開(kāi)間系列計(jì)算模型開(kāi)間系列計(jì)算模型序號(hào)編號(hào)主體結(jié)構(gòu)樓梯備注開(kāi)間跨數(shù)數(shù)量（個(gè)）布置方式1A5-1512兩端2C5-1511中部3D5-1511端部4E5-151-對(duì)比模型5A5-3532兩端6B5-3532中部7C5-3531中部8D5-3531端部9E5-353-對(duì)比模型工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 5開(kāi)間系列模型簡(jiǎn)圖開(kāi)間系列模型簡(jiǎn)

8、圖工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 模型參數(shù)模型參數(shù)（1整體：地上整體：地上6層，層高層，層高3.900m，地坪處設(shè)置拉，地坪處設(shè)置拉梁，基礎(chǔ)頂標(biāo)高梁，基礎(chǔ)頂標(biāo)高-2.000m。 （2資料：柱資料：柱C40，其余構(gòu)件，其余構(gòu)件C30。（3構(gòu)件：柱構(gòu)件：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，樓梯間次梁，樓梯間次梁300 x600，其，其余次梁余次梁250 x500。（4地震動(dòng)參數(shù)：地震動(dòng)參數(shù)：7度度0.15g），一組，），一組，II類場(chǎng)地。類場(chǎng)地。（5計(jì)算軟件：廣東院：計(jì)

9、算軟件：廣東院：GSCAD，其余：，其余：ETABS工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 4、計(jì)算分析結(jié)果、計(jì)算分析結(jié)果結(jié)構(gòu)整體影響效果分析結(jié)構(gòu)整體影響效果分析側(cè)向剛度側(cè)向剛度 自振周期自振周期地震作用地震作用側(cè)向變形側(cè)向變形局部影響效果分析局部影響效果分析主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力影響分析主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力影響分析柱柱梁梁樓梯構(gòu)件受力分析樓梯構(gòu)件受力分析 梯段斜板梯段斜板 平臺(tái)梁平臺(tái)梁 平臺(tái)短柱平臺(tái)短柱 工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering (1) 基本規(guī)律基本規(guī)律考慮樓梯構(gòu)件后，結(jié)構(gòu)整體剛度加大且平面內(nèi)

10、分布考慮樓梯構(gòu)件后，結(jié)構(gòu)整體剛度加大且平面內(nèi)分布不均勻，使結(jié)構(gòu)整體分析結(jié)果不均勻，使結(jié)構(gòu)整體分析結(jié)果周期、位移、作周期、位移、作用、內(nèi)力等用、內(nèi)力等有所變化。有所變化。影響程度：與純框架的剛度、樓梯的數(shù)量和布置的影響程度：與純框架的剛度、樓梯的數(shù)量和布置的位置等情況有關(guān)。位置等情況有關(guān)。基本規(guī)律：基本規(guī)律：樓梯剛度與純框架結(jié)構(gòu)剛度的比例越大，則平動(dòng)周樓梯剛度與純框架結(jié)構(gòu)剛度的比例越大，則平動(dòng)周期減少越多，總地震作用加大越多，期減少越多，總地震作用加大越多，沿梯板方向影響大，垂直梯板方向影響很??；沿梯板方向影響大，垂直梯板方向影響很?。粯翘菰跇敲娴膬啥藢?duì)稱布置，扭轉(zhuǎn)周期明顯減少，樓梯在樓面的兩端

11、對(duì)稱布置，扭轉(zhuǎn)周期明顯減少，扭轉(zhuǎn)位移比減少較多；扭轉(zhuǎn)位移比減少較多；樓梯布置在樓面中部，扭轉(zhuǎn)影響不明顯；樓梯布置在樓面中部，扭轉(zhuǎn)影響不明顯；樓梯布置在樓面的一端，扭轉(zhuǎn)周期有所減少，但扭樓梯布置在樓面的一端，扭轉(zhuǎn)周期有所減少，但扭轉(zhuǎn)位移比明顯加大。轉(zhuǎn)位移比明顯加大。工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 側(cè)向剛度側(cè)向剛度 工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 自振周期自振周期 純框架：橫向、縱向和扭轉(zhuǎn)；純框架：橫向、縱向和扭轉(zhuǎn)；帶樓梯：第一振型多為縱向，帶樓梯：第一振型多為縱向，D系模型為扭轉(zhuǎn)。系模型為

12、扭轉(zhuǎn)。對(duì)典型的三跨框架系列模型：對(duì)典型的三跨框架系列模型： 設(shè)置兩部樓梯，順梯方向周期減少設(shè)置兩部樓梯，順梯方向周期減少20%左右；左右； 垂直梯板方向略有減少；垂直梯板方向略有減少； 扭轉(zhuǎn)周期變化與樓梯布置和數(shù)量有關(guān)：扭轉(zhuǎn)周期變化與樓梯布置和數(shù)量有關(guān)： 兩端對(duì)稱布置時(shí)周期減少兩端對(duì)稱布置時(shí)周期減少25%左右左右 中部集中布置時(shí)基本不變，中部集中布置時(shí)基本不變， 一端布置減少不到一端布置減少不到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

13、院結(jié)果建研院結(jié)果12345672004006008001000Vx (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結(jié)果建研院結(jié)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

14、5-3 C 5-3 D 5-3 E 5-3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 側(cè)向變形側(cè)向變形工程抗震研究所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Instit

15、ute of Earthquake Engineering 框架柱內(nèi)力變化框架柱內(nèi)力變化軸力軸力ABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDE822.80310.53163.94163.92311.03822.05133.16196.97809.61311.57139.61126.48159.57213.23940.67347.51179.27147.09619.70243.80144.24178.86

16、222.32187.88199.13225.26214.25214.25225.26199.134.131.380.770.771.384.130.670.873.781.450.620.640.800.954.391.620.800.743.111.080.670.830.990.941.001.001.001.001.001.00376.65201.84349.28349.22201.72376.83383.28351.80286.64204.41299.60284.93389.30359.27422.88211.89382.88367.55306.12159.33308.87382.32

17、470.24491.58420.83445.86457.55457.55445.86420.830.900.450.760.760.450.900.910.790.630.450.670.680.930.810.920.460.860.870.730.360.680.841.051.171.001.001.001.001.001.00430.31381.86350.40350.34381.68429.96383.45351.87286.07204.41299.60284.99376.74400.19491.67414.57384.27384.09334.86292.02310.52381.99

18、472.22522.23435.21457.13457.65457.65457.13435.210.990.840.770.770.830.990.880.770.630.450.660.650.870.881.070.910.840.880.770.640.680.831.031.201.001.001.001.001.001.00141.27161.79162.80162.77161.70141.21133.23197.03810.12310.28139.59126.42148.07180.30175.89176.12177.83159.68135.63123.89144.68178.83

19、220.74149.34185.96212.67214.22214.22212.67185.960.760.760.760.760.760.760.720.933.781.450.660.680.800.850.820.820.840.860.730.580.680.831.040.801.001.001.001.001.001.00ABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDE822.80310.53

20、163.94163.92311.03822.05133.16196.97809.61311.57139.61126.48159.57213.23940.67347.51179.27147.09619.70243.80144.24178.86222.32187.88199.13225.26214.25214.25225.26199.134.131.380.770.771.384.130.670.873.781.450.620.640.800.954.391.620.800.743.111.080.670.830.990.941.001.001.001.001.001.00376.65201.84

21、349.28349.22201.72376.83383.28351.80286.64204.41299.60284.93389.30359.27422.88211.89382.88367.55306.12159.33308.87382.32470.24491.58420.83445.86457.55457.55445.86420.830.900.450.760.760.450.900.910.790.630.450.670.680.930.810.920.460.860.870.730.360.680.841.051.171.001.001.001.001.001.00430.31381.86

22、350.40350.34381.68429.96383.45351.87286.07204.41299.60284.99376.74400.19491.67414.57384.27384.09334.86292.02310.52381.99472.22522.23435.21457.13457.65457.65457.13435.210.990.840.770.770.830.990.880.770.630.450.660.650.870.881.070.910.840.880.770.640.680.831.031.201.001.001.001.001.001.00141.27161.79

23、162.80162.77161.70141.21133.23197.03810.12310.28139.59126.42148.07180.30175.89176.12177.83159.68135.63123.89144.68178.83220.74149.34185.96212.67214.22214.22212.67185.960.760.760.760.760.760.760.720.933.781.450.660.680.800.850.820.820.840.860.730.580.680.831.040.801.001.001.001.001.001.00ABCDEABCDEAB

24、CDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDEABCDE822.80310.53163.94163.92311.03822.05133.16196.97809.61311.57139.61126.48159.57213.23940.67347.51179.27147.09619.70243.80144.24178.86222.32187.88199.13225.26214.25214.25225.26199.134.131.380.77

25、0.771.384.130.670.873.781.450.620.640.800.954.391.620.800.743.111.080.670.830.990.941.001.001.001.001.001.00376.65201.84349.28349.22201.72376.83383.28351.80286.64204.41299.60284.93389.30359.27422.88211.89382.88367.55306.12159.33308.87382.32470.24491.58420.83445.86457.55457.55445.86420.830.900.450.76

26、0.760.450.900.910.790.630.450.670.680.930.810.920.460.860.870.730.360.680.841.051.171.001.001.001.001.001.00430.31381.86350.40350.34381.68429.96383.45351.87286.07204.41299.60284.99376.74400.19491.67414.57384.27384.09334.86292.02310.52381.99472.22522.23435.21457.13457.65457.65457.13435.210.990.840.77

27、0.770.830.990.880.770.630.450.660.650.870.881.070.910.840.880.770.640.680.831.031.201.001.001.001.001.001.00141.27161.79162.80162.77161.70141.21133.23197.03810.12310.28139.59126.42148.07180.30175.89176.12177.83159.68135.63123.89144.68178.83220.74149.34185.96212.67214.22214.22212.67185.960.760.760.76

28、0.760.760.760.720.933.781.450.660.680.800.850.820.820.840.860.730.580.680.831.040.801.001.001.001.001.001.00工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 框架柱內(nèi)力變化框架柱內(nèi)力變化剪力剪力工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 框架柱內(nèi)力變化框架柱內(nèi)力變化剪力剪力工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 框架柱內(nèi)力變化框架柱內(nèi)力變化彎矩彎矩工程抗震研究所In

29、stitute of Earthquake Engineering 框架柱內(nèi)力變化框架柱內(nèi)力變化彎矩彎矩工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 框架梁框架梁彎矩：彎矩：A5-1 VS E5-1工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 框架梁框架梁彎矩：彎矩：C5-1 VS E5-1工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 框架梁框架梁彎矩：彎矩：D5-1 VS E5-1工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 樓梯構(gòu)件

30、受力分析樓梯構(gòu)件受力分析 A5-1模型為例模型為例 樓梯構(gòu)件編號(hào)示意圖樓梯構(gòu)件編號(hào)示意圖工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 梯段斜板梯段斜板 1. 軸向受力軸向受力2. 豎向受剪豎向受剪3. 面內(nèi)受彎面內(nèi)受彎4. 扭矩扭矩 工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 平臺(tái)梁平臺(tái)梁 平臺(tái)梁普遍存在較大的軸力平臺(tái)梁普遍存在較大的軸力 直接支撐樓梯踏步的梁直接支撐樓梯踏步的梁LTL1LTL1最為復(fù)雜，最為復(fù)雜，處于拉、彎、剪的復(fù)合受力狀態(tài)處于拉、彎、剪的復(fù)合受力狀態(tài) LTL3LTL3，直接傳遞踏步斜板的地震效

31、應(yīng)，直接傳遞踏步斜板的地震效應(yīng)，處于受壓狀態(tài)，且軸力最大處于受壓狀態(tài)，且軸力最大 工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 平臺(tái)柱平臺(tái)柱 靠近踏步斜板的短柱靠近踏步斜板的短柱LTZ1和和LTZ2處于處于雙向偏壓雙向偏壓拉拉受力狀態(tài)受力狀態(tài) 工程抗震研究所Institute of Earthquake Engineering 5、結(jié)論與建議、結(jié)論與建議 樓梯構(gòu)件對(duì)結(jié)構(gòu)整體側(cè)向剛度、周期與振型、地樓梯構(gòu)件對(duì)結(jié)構(gòu)整體側(cè)向剛度、周期與振型、地震作用、結(jié)構(gòu)位移、扭轉(zhuǎn)效應(yīng)以及構(gòu)件內(nèi)力等震作用、結(jié)構(gòu)位移、扭轉(zhuǎn)效應(yīng)以及構(gòu)件內(nèi)力等均有影響，其影響程度與樓梯構(gòu)件的數(shù)量、布均有影響，其影響程度與樓梯構(gòu)件的數(shù)量、布置方式、主體結(jié)構(gòu)本身的側(cè)向剛度有關(guān)。大致置方式、主體結(jié)構(gòu)本身的側(cè)向剛度有關(guān)。大致來(lái)