某賓館考慮樓梯剛度對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能影響分析

張 鵬 曾勇平 康 旭 彭小麗

(1.江西理工大學(xué)建筑與測(cè)繪工程學(xué)院，江西 贛州 341000;2.江西省石城縣城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)局，江西 贛州 341000; 3.江西應(yīng)用職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西 贛州 341000)

某賓館考慮樓梯剛度對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能影響分析

張 鵬1曾勇平2康 旭1彭小麗3

(1.江西理工大學(xué)建筑與測(cè)繪工程學(xué)院，江西 贛州 341000;2.江西省石城縣城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)局，江西 贛州 341000; 3.江西應(yīng)用職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西 贛州 341000)

為了研究樓梯剛度對(duì)框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響，建立了考慮和未考慮樓梯剛度的框架模型，并對(duì)其進(jìn)行了小震作用下的彈性分析，結(jié)果表明：樓梯剛度會(huì)明顯提高結(jié)構(gòu)的剛度和樓層剪力，減少結(jié)構(gòu)的層位移和層間位移；樓梯的非對(duì)稱布置會(huì)引起結(jié)構(gòu)平面扭轉(zhuǎn)，影響結(jié)構(gòu)的抗震性能。

樓梯剛度，框架結(jié)構(gòu)，抗震性能

0 引言

樓梯是建筑主要豎向交通功能構(gòu)件，樓梯的剛度和布置形式會(huì)直接影響結(jié)構(gòu)的抗震性能。過去框架結(jié)構(gòu)分析一般不考慮樓梯剛度的影響，使得分析模型在地震工況下誤差較大，影響結(jié)構(gòu)的安全性能[1-3]。本文研究框架結(jié)構(gòu)在考慮樓梯剛度下的抗震性能，可為框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供參考。

1 模型概況

模型為6層的框架結(jié)構(gòu)，層高為3.3 m，總高度為19.8 m，柱截面尺寸為400 mm×400 mm，橫向梁截面尺寸為寬×高為250 mm×450 mm，縱向框架梁截面尺寸為寬×高為250 mm×400 mm，混凝土均采用C30。樓梯布置形式如圖1所示。框架按7度進(jìn)行抗震設(shè)防，設(shè)計(jì)基本加速度為0.15g，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，場(chǎng)地類別為Ⅱ類。KJ1為未考慮樓梯剛度影響的模型，KJ2為考慮了樓梯剛度的模型，樓梯與框架按鉸接考慮分析。

2 抗震性能分析

2.1 周期對(duì)比分析

未考慮樓梯剛度影響模型KJ1的第一自振周期為0.498 s，考慮樓梯剛度影響模型KJ2的周期為0.320 s。KJ1較KJ2的周期增大36%，說明考慮樓梯模型比未考慮模型的剛度明顯提高。因此，框架結(jié)構(gòu)的抗震分析應(yīng)當(dāng)考慮樓梯剛度的影響。

2.2 樓層剪力對(duì)比分析

KJ1和KJ2的樓層剪力對(duì)比如圖2所示。

由圖2可知，考慮樓梯剛度模型KJ2各樓層的剪力較未考慮樓梯剛度模型KJ1大幅度提高。KJ2的基底剪力為KJ1的1.3倍，說明考慮了樓梯剛度后，結(jié)構(gòu)所受的地震力也大幅度增加。因此，在框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮由于樓梯剛度的增加對(duì)構(gòu)件內(nèi)力的影響。

2.3 層位移

KJ1和KJ2的樓層位移對(duì)比如圖3所示。

由圖3可知，考慮樓梯剛度模型KJ2的樓層位移較未考慮樓梯剛度模型KJ1大幅度減小，其中KJ2的頂層位移約為KJ1的65%。說明考慮樓梯剛度可以有效的減少樓層的層位移。因此，在框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮由于樓梯剛度的增加對(duì)結(jié)構(gòu)位移的影響。

2.4 層間位移

KJ1和KJ2的樓層層間位移對(duì)比如圖4所示。

由圖4可知，考慮樓梯剛度模型KJ2的樓層層間位移較未考慮樓梯剛度模型KJ1大幅度減小，其中KJ2的2層層間位移約為

KJ1的64%。說明考慮樓梯剛度可以有效的減少樓層的層間位移。因此，在框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮由于樓梯剛度的增加對(duì)結(jié)構(gòu)樓層層間位移的影響。

2.5 位移比

位移比為在考慮偶然偏心的規(guī)定水平力作用下，樓層的豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移，與該樓層位移平均值的比值。

位移比可以反映結(jié)構(gòu)平面扭轉(zhuǎn)不規(guī)則度，KJ1和KJ2各樓層的位移比如表1所示。

表1 各樓層層間位移比

從表1可以看出KJ1各樓層的位移比均小于1.2，滿足規(guī)范要求，屬規(guī)則結(jié)構(gòu)；KJ2各樓層的位移比均大于1.2，屬平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)。說明樓梯的不規(guī)則布置會(huì)引起結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)，應(yīng)考慮樓梯剛度對(duì)結(jié)構(gòu)平面扭轉(zhuǎn)的影響。

3 結(jié)語(yǔ)

樓梯剛度會(huì)顯著影響框架結(jié)構(gòu)的抗震性能。樓梯剛度會(huì)明顯提高結(jié)構(gòu)的剛度，減少結(jié)構(gòu)的層位移和層間位移；同時(shí)樓梯剛度也會(huì)使結(jié)構(gòu)剪力顯著增加，考慮樓梯剛度框架與未考慮框架的結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布不同；樓梯的非對(duì)稱布置會(huì)引起結(jié)構(gòu)平面扭轉(zhuǎn)，影響結(jié)構(gòu)的抗震性能。因此，在對(duì)框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)時(shí)有必要考慮樓梯剛度的影響。

[1] 李建輝,薛彥濤,王翠坤,等.框架填充墻抗震性能的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].建筑結(jié)構(gòu),2011,41(4):12-17.

[2] 閻紅霞,楊慶山.多遇地震下填充墻側(cè)向剛度對(duì)RC 框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響[J].土木工程學(xué)報(bào),2012,45(1):54-60.

[3] 張 鵬,郭子雄.附加新型摩擦阻尼器減震結(jié)構(gòu)的抗震性能分析[J].華僑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013,34(1):72-76.

Analysis of seismic performance of the structure with the consideration of the staircase stiffness in a hotel

Zhang Peng1Zeng Yongping2Kang Xu1Peng Xiaoli3

(1.SchoolofArchitecturalandSurveying&MappingEngineering,JiangxiUniversityofScienceandTechnology,Ganzhou341000,China;2.ShichengCountyUrbanandRuralPlanningandConstructionBureauinJiangxi,Ganzhou341000,China;3.JiangxiCareerTechnicalCollege,Ganzhou341000,China)

In order to study the effect of stair stiffness on seismic performance of the frame structures, a frame model considering and without considering the rigidity of stairs is established. Through the elastic analysis of the small earthquake, the results show that: the stiffness of the stairs can obviously improve the stiffness and the floor shear of the structure, reduce the structural displacement and the displacement between the layers. The structural plane torsion caused by the asymmetric layout of the steps will influence the anti-seismic performance of the structure.

stair stiffness, frame structure, seismic performance

1009-6825(2015)32-0035-02

2015-09-09

張 鵬(1987- )，男，碩士，助教

TU352

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