某賓館考慮樓梯剛度對結構抗震性能影響分析

張 鵬 曾勇平 康 旭 彭小麗

(1.江西理工大學建筑與測繪工程學院，江西 贛州 341000;2.江西省石城縣城鄉(xiāng)規(guī)劃建設局，江西 贛州 341000; 3.江西應用職業(yè)技術學院，江西 贛州 341000)

某賓館考慮樓梯剛度對結構抗震性能影響分析

張 鵬1曾勇平2康 旭1彭小麗3

(1.江西理工大學建筑與測繪工程學院，江西 贛州 341000;2.江西省石城縣城鄉(xiāng)規(guī)劃建設局，江西 贛州 341000; 3.江西應用職業(yè)技術學院，江西 贛州 341000)

為了研究樓梯剛度對框架結構抗震性能的影響，建立了考慮和未考慮樓梯剛度的框架模型，并對其進行了小震作用下的彈性分析，結果表明：樓梯剛度會明顯提高結構的剛度和樓層剪力，減少結構的層位移和層間位移；樓梯的非對稱布置會引起結構平面扭轉，影響結構的抗震性能。

樓梯剛度，框架結構，抗震性能

0 引言

樓梯是建筑主要豎向交通功能構件，樓梯的剛度和布置形式會直接影響結構的抗震性能。過去框架結構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，影響結構的安全性能[1-3]。本文研究框架結構在考慮樓梯剛度下的抗震性能，可為框架結構的設計提供參考。

1 模型概況

模型為6層的框架結構，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?？蚣馨?度進行抗震設防，設計基本加速度為0.15g，設計地震分組為第二組，場地類別為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，框架結構的抗震分析應當考慮樓梯剛度的影響。

2.2 樓層剪力對比分析

KJ1和KJ2的樓層剪力對比如圖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，結構所受的地震力也大幅度增加。因此，在框架結構的設計中，應考慮由于樓梯剛度的增加對構件內力的影響。

2.3 層位移

KJ1和KJ2的樓層位移對比如圖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，在框架結構的設計中，應考慮由于樓梯剛度的增加對結構位移的影響。

2.4 層間位移

KJ1和KJ2的樓層層間位移對比如圖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，在框架結構的設計中，應考慮由于樓梯剛度的增加對結構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。

位移比可以反映結構平面扭轉不規(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)則結構；KJ2各樓層的位移比均大于1.2，屬平面不規(guī)則結構。說明樓梯的不規(guī)則布置會引起結構扭轉，應考慮樓梯剛度對結構平面扭轉的影響。

3 結語

樓梯剛度會顯著影響框架結構的抗震性能。樓梯剛度會明顯提高結構的剛度，減少結構的層位移和層間位移；同時樓梯剛度也會使結構剪力顯著增加，考慮樓梯剛度框架與未考慮框架的結構內力分布不同；樓梯的非對稱布置會引起結構平面扭轉，影響結構的抗震性能。因此，在對框架結構的抗震設計時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].建筑結構,2011,41(4):12-17.

[2] 閻紅霞,楊慶山.多遇地震下填充墻側向剛度對RC 框架結構抗震性能的影響[J].土木工程學報,2012,45(1):54-60.

[3] 張 鵬,郭子雄.附加新型摩擦阻尼器減震結構的抗震性能分析[J].華僑大學學報(自然科學版)，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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