樓梯對結(jié)構(gòu)整體設(shè)計影響分析_第1頁
已閱讀1頁,還剩8頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡介

1、<p>  樓梯對結(jié)構(gòu)整體設(shè)計影響分析</p><p>  摘要: 隨著建筑業(yè)的迅猛發(fā)展,傳統(tǒng)樓梯設(shè)計中的不足在地震中一次次凸顯?;瑒又ё鶚翘萑找娴玫桨l(fā)展。本文在結(jié)合工程實例的基礎(chǔ)上對有樓梯、無樓梯和樓梯間不同滑動支座布置形式對結(jié)構(gòu)抗震性能的影響進(jìn)行了分析。設(shè)計了樓梯參與結(jié)構(gòu)整體計算模型、框架樓梯間設(shè)滑動支座模型以及無樓梯模型。運(yùn)用PKPM軟件,得到三種模型在相同工程背景下的最大樓層位移、層間位移角、周

2、期、樓層剪力、傾覆彎矩,對比分析樓梯對結(jié)構(gòu)整體設(shè)計的影響。 </p><p>  Abstract: With the rapid development of construction industry, the deficiency of traditional stair design highlights in the earthquake. On the basis of project, the mo

3、del of staircase together with building structure, the structural model of frame-staircase with sliding supports and the model without stairs are designed. Using PKPM software, the maximal storey drift, inter-laminar dis

4、placement angle, period, story shearing force, overturning moment of these three models under the same project ba</p><p>  關(guān)鍵詞: 樓梯;滑動支座;PKPM;抗震 </p><p>  Key words: staircase;sliding support;PKP

5、M;anti-seismic </p><p>  中圖分類號:TU712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-4311(2016)19-0115-03 </p><p><b>  1 研究背景 </b></p><p>  1.1 地震災(zāi)害頻發(fā)現(xiàn)狀 </p><p>  隨著近幾年地震的頻繁發(fā)生[1],全球每年發(fā)生約

6、500萬次地震,其中遭受地震災(zāi)害影響十分嚴(yán)重的國家有中國、美國、日本、伊朗、土耳其、印尼等。我國地震頻發(fā),自2008年到2014年間的地震災(zāi)害統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表1。 </p><p>  所以,面對嚴(yán)峻的地震災(zāi)害形式,通過合理的抗震設(shè)防來提高工程結(jié)構(gòu)抗震性能,從而減少地震對人類生產(chǎn)生活的危害刻不容緩。 </p><p>  1.2 樓梯震害現(xiàn)象 </p><p>  樓梯

7、作為建筑物各樓層間的垂直交通樞紐,承擔(dān)著逃生、救援的重要作用。樓梯最早出現(xiàn)在中國戰(zhàn)國時期,并且被鐫刻在了銅器上。直到15世紀(jì)才出現(xiàn)各式各樣形體豐富的樓梯?,F(xiàn)如今在多層和高層建筑結(jié)構(gòu)中電梯成為應(yīng)用最為廣泛的垂直交通工具,但仍然保留著樓梯,供人們在災(zāi)害發(fā)生時逃生之用。 </p><p>  常見框架結(jié)構(gòu)板式樓梯的震害現(xiàn)象[2-4]有:梯段板的破壞、樓梯間框架柱的破壞、梯柱的破壞、平臺梁的破壞,以及樓梯間填充墻的破壞。

8、 </p><p>  1.3 傳統(tǒng)板式樓梯設(shè)計缺陷 </p><p>  傳統(tǒng)板式樓梯在進(jìn)行設(shè)計時,沒有考慮樓梯在地震作用下對結(jié)構(gòu)整體抗震設(shè)計的影響,只是將樓梯單獨進(jìn)行設(shè)計和配筋,并且簡單的將其按照簡支梁、簡支板進(jìn)行荷載計算和配筋設(shè)計。傳統(tǒng)板式樓梯在進(jìn)行整體建模分析時也只是將豎向傳遞過來的荷載施加到框架梁、柱等主體結(jié)構(gòu)上進(jìn)行計算,對于樓梯間的樓板進(jìn)行開洞處理,并且在進(jìn)行配筋時沒有采用雙層

9、雙向的配筋形式。 </p><p>  1.4 新樓梯設(shè)計與應(yīng)用 </p><p>  研究表明,在考慮樓梯參與整體結(jié)構(gòu)抗震計算后,結(jié)構(gòu)的剛度中心會因樓梯的平面布置位置而發(fā)生改變。并且在考慮樓梯影響的情況下,整體結(jié)構(gòu)的層間位移是要比不考慮樓梯的時候小,但是層間剪力的變化一般是要比不考慮的時候要大的。與此同時,在樓梯間位置處的主要受力構(gòu)件的內(nèi)力也會出現(xiàn)增加。結(jié)構(gòu)整體的側(cè)向剛度增加,相應(yīng)的側(cè)移

10、曲線開始向彎剪型過渡。但是,樓梯的參與會使結(jié)構(gòu)在進(jìn)行整體抗震計算時,由原本的平動為主向扭轉(zhuǎn)變形轉(zhuǎn)變,這時將樓梯考慮成一般支承對結(jié)構(gòu)提供抗側(cè)剛度是不合理的。 </p><p>  現(xiàn)如今在進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)工程設(shè)計時,有相當(dāng)一部分的工程設(shè)計考慮采用滑動支座樓梯,其構(gòu)造形式如圖1所示。樓梯梯段板下端采用滑動支座[5-6],可以有效避免形成梯板支撐、削弱樓梯對結(jié)構(gòu)的剛度影響。在受到地震力破壞時,能夠釋放地震力而不至于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)

11、生較大變形甚至破壞?;瑒又ё谑┕r梯段板下端支座位置應(yīng)與梯梁或挑板在結(jié)構(gòu)上脫開,在支座處預(yù)埋鋼板或設(shè)置聚四氟乙烯滑板,將踏步擱置在梯梁或挑板上,并且在樓梯澆筑前鋪設(shè)石墨粉或塑料薄膜,以保證達(dá)到滑動效果。其次,在樓梯裝飾面層施工時,地坪細(xì)石混凝土與樓梯踏步起步起始段必須預(yù)留5cm空隙,用高分子泡沫填充劑填充,即讓樓梯存在自由滑動距離。 </p><p>  2 工程中樓梯對結(jié)構(gòu)抗震性能影響分析 </p>

12、;<p><b>  2.1 工程資料 </b></p><p>  項目概況:本工程為西北地區(qū)首個EPC項目,位于陜西省西安市。項目用地較為方正,長邊(東西方向)104.96m,短邊(南北方向)99.93m,用地面積為10343.84m2。基地豎向情況:場地最低點為用地西北部,最高點為用地東南部,高差0.60m左右,整個場地較為平整,基本無構(gòu)筑物,結(jié)構(gòu)類型為框剪結(jié)構(gòu)。 <

13、;/p><p><b>  主要設(shè)計參數(shù): </b></p><p> ?、亠L(fēng)荷載、雪荷載[7]:建筑物基本風(fēng)壓值0.35kN/m2(高度大于60m時放大1.1倍),地面粗糙度為C類?;狙?.25kN/m2。  ?、诳拐鹪O(shè)防要求:本工程的設(shè)計使用年限為50年,建筑結(jié)構(gòu)的安全等級為二級。本工程為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防丙類(五層以下為乙類)建筑,按8度(0.20g)抗震設(shè)防,設(shè)計基本

14、特征周期0.35s,工程中結(jié)構(gòu)計算、設(shè)計所采用的抗震設(shè)防烈度和抗震構(gòu)造措施均采用8度抗震設(shè)防烈度,地震分組為一組。場地類別Ⅱ類。地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級。 </p><p>  主要結(jié)構(gòu)材料:①混凝土[8]部分:墻柱混凝土強(qiáng)度等級C35~C55,梁板混凝土強(qiáng)度等級C30~C40。②鋼筋部分:本工程鋼筋采用HRB400級鋼筋(fy=360N/mm2)。 </p><p><b>  

15、2.2 模型建立 </b></p><p>  結(jié)構(gòu)模型如圖2所示,利用此模型考慮該框剪結(jié)構(gòu)的框架樓梯間對結(jié)構(gòu)整體計算設(shè)計的影響,設(shè)計了三種模型,并運(yùn)用PKPM軟件對三種模型的最大樓層位移、層間位移角、最大樓層剪力、最大樓層傾覆彎矩以及周期進(jìn)行了對比分析,具體如下: </p><p>  ①模型一:在進(jìn)行PKPM模型建立時,在框架樓梯間建立樓梯模型,即考慮樓梯參與結(jié)構(gòu)整體計算;

16、 </p><p> ?、谀P投涸谶M(jìn)行PKPM模型建立時,將框架樓梯間板厚設(shè)置為零,布置荷載,并在樓梯結(jié)構(gòu)設(shè)計時布置滑動支座; </p><p> ?、勰P腿涸谶M(jìn)行PKPM模型建立時,將樓梯間開洞,不設(shè)置樓梯也不考慮樓梯對結(jié)構(gòu)整體計算、設(shè)計的影響。 </p><p>  2.3 樓梯對整體結(jié)構(gòu)最大樓層位移的影響分析 </p><p>  

17、為了分析三種模型最大樓層位移之間的關(guān)系,對每個模型的最大樓層位移進(jìn)行了整理,得到如圖3所示各模型X向的最大樓層位移曲線。 </p><p>  由圖3可以得出,隨著樓層的不斷增高,樓層位移也隨之增大。在開始段變化較小,但是隨著樓層增高到一定程度時,樓層位移變化開始逐步增大,并且模型二的樓層位移一直都大于模型一,模型三的樓層位移一直都大于模型二、模型一。當(dāng)樓層為5時模型一的樓層位移為3.58mm,模型二為6.29m

18、m增大了1.75倍,模型三為10.29mm相對于模型一增大了1.87倍,相對于模型二0.635倍。當(dāng)樓層達(dá)到27層時,模型一的樓層位移為74.13mm,模型二為79.92mm,模型三為90.92mm。 </p><p>  造成以上現(xiàn)象的主要原因是由于:模型三在進(jìn)行設(shè)計計算時,沒有考慮樓梯的影響,導(dǎo)致模型三的樓層位移變化較大;模型二相對于模型三考慮了樓梯對結(jié)構(gòu)整體的荷載影響,樓梯間布置滑動支座,結(jié)構(gòu)整體剛度增大,

19、相對于模型一樓層位移減小;模型一在結(jié)構(gòu)計算時布置了樓梯并自動轉(zhuǎn)換為梁進(jìn)行計算,相對于模型二、模型三增大了結(jié)構(gòu)的整體剛度,減小了樓層位移。 </p><p>  2.4 樓梯對整體結(jié)構(gòu)層間位移角的影響分析 </p><p>  為了分析三種模型層間位移角之間的關(guān)系,對每個模型的層間位移角進(jìn)行了整理,得到如圖4所示的各模型X向?qū)娱g位移角曲線。 </p><p>  由圖

20、4可以看出,隨著樓層的增高,模型的層間位移角隨之增大,但隨著樓層增大到一定程度時,模型的層間位移角開始減小。并且,模型二的層間位移角始終大于模型一,模型三的層間位移角始終大于模型一、模型二的層間位移角。5層時模型一的層間位移角為1/1410,模型二為1/1343,模型三的層間位移角為1/1245,模型一的最大層間位移角為1/1087,模型二的最大層間位移角為1/1034,模型三的最大層間位移角為1/1041。 </p>&

21、lt;p>  造成以上現(xiàn)象的原因是由于:模型二相對于模型三考慮了樓梯對結(jié)構(gòu)整體的荷載影響,樓梯間布置滑動支座,結(jié)構(gòu)整體剛度增大,相對于模型一層間位移角減?。荒P鸵辉诮Y(jié)構(gòu)計算時布置了樓梯并自動轉(zhuǎn)換為梁進(jìn)行計算,相對于模型二增大了結(jié)構(gòu)的整體剛度,減小了模型三層間位移角的增大。 </p><p>  2.5 樓梯對整體結(jié)構(gòu)周期、剪力、彎矩的影響分析 </p><p>  為了分析三種模型最

22、大樓層剪力、最大樓層傾覆彎矩以及周期之間的關(guān)系,對每個模型進(jìn)行相關(guān)資料整理,得到表2所示的各模型X向的相關(guān)參數(shù)。 </p><p>  由表2可以看出,考慮樓梯對結(jié)構(gòu)的影響會對結(jié)構(gòu)的最大樓層剪力、最大樓層傾覆彎矩、周期產(chǎn)生較大影響。首先,模三的最大樓層剪力為30495.3kN,模型二的最大樓層剪力為33594.1kN,增加了10.2%;模型一的最大樓層剪力為37481.2kN,相對于模型三增大了22.9%,相對于

23、模型二增大了11.6%。其次,模型三的最大樓層傾覆彎矩為2302739kN?m,模型二為2347924kN?m,相對于模型三增大了2.0%;模型一的最大樓層傾覆彎矩為2383712kN?m,相對于模型三增大了3.5%,相對于模型二增大了1.6%。最后,模型一的周期為2.5643s,模型二的周期為2.7205s,增大了6%;模型三的周期為2.8211s,相對于模型一增加了10%,相對于模型二增加了3.7%。 </p><

24、;p>  造成以上現(xiàn)象的原因是由于:模型一進(jìn)行了樓梯設(shè)置,考慮了樓梯對結(jié)構(gòu)整體設(shè)計的影響,造成結(jié)構(gòu)整體剛度增大,周期減小,樓層剪力、傾覆彎矩增大;模型二采用的是能夠減小樓梯對結(jié)構(gòu)斜撐效應(yīng)的滑動支座樓梯,并且在樓梯間的模型中設(shè)置了無厚度樓板和樓梯間恒、活載,考慮樓梯間荷載對周圍構(gòu)件的影響,故相對于模型一剛度減小,周期增大,樓層剪力、傾覆彎矩減??;模型三沒有設(shè)置和考慮樓梯對結(jié)構(gòu)的影響,周期最大,樓層剪力、傾覆彎矩相對于模型一、模型二要

25、小。 </p><p>  2.6 樓梯設(shè)計建議 </p><p>  依據(jù)以上分析,在不考慮框架樓梯間對結(jié)構(gòu)計算的影響時,可以在樓梯間布置滑動支座來減小樓梯對結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的不利影響。具體建議如下: </p><p> ?、贅翘蓍g布置位置:在整個結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角、端部以及凸出建筑物的位置進(jìn)行樓梯間布置,容易導(dǎo)致地震發(fā)生時樓梯間較早的破壞。因此,在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)樓梯間布置時,

26、應(yīng)盡量避開在這些地方布置樓梯。 </p><p>  ②配筋要求:對于設(shè)置了滑動支座的框架結(jié)構(gòu)樓梯間,梯板可以按照斜向簡支板進(jìn)行計算、設(shè)計,但是梯板的鋼筋配置形式應(yīng)雙層雙向通長配置。并且禁止在梯板中使用冷軋扭鋼筋和延性較差的冷加工鋼筋。對于參與結(jié)構(gòu)整體計算的樓梯配筋同樣如此。 </p><p> ?、刍瑒又ё鶓?yīng)用建議:滑動支座滑動效果的有效發(fā)揮對結(jié)構(gòu)單元的受力、變形起著至關(guān)重要的作用。應(yīng)定

27、期對滑動薄鋼板和聚四氟乙烯類材料進(jìn)行防腐銹、防老化處理以保證梯段板的正常滑動。 </p><p><b>  3 結(jié)論 </b></p><p>  傳統(tǒng)板式樓梯設(shè)計方法忽略了樓梯對主體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的不利影響,即當(dāng)結(jié)構(gòu)計算不考慮樓梯時,會造成結(jié)構(gòu)整體剛度減小,最大樓層位移、層間位移角增大,周期增大,樓層剪力、傾覆彎矩減小。滑動支座樓梯設(shè)計形式與不考慮樓梯的樓層位移、周

28、期、樓層剪力、傾覆彎矩相近。當(dāng)樓梯參與結(jié)構(gòu)整體計算時,會引起結(jié)構(gòu)整體剛度增大,最大樓層位移減小,層間位移角、周期均減小,樓層剪力、傾覆彎矩也增大。這說明,結(jié)構(gòu)計算時不考慮樓梯,會忽略樓梯對結(jié)構(gòu)的不利影響,為結(jié)構(gòu)抗震埋下隱患。所以在不考慮框架樓梯間對結(jié)構(gòu)計算的影響時應(yīng)在樓梯間布置滑動支座來減小樓梯對結(jié)構(gòu)抗震的不利影響。 </p><p><b>  參考文獻(xiàn): </b></p>

29、<p>  [1]林燕燕,石小娟,丁艷艷.日本三大報紙對中國自然災(zāi)害的報道――以蘆山地震為例[J].華北科技學(xué)院學(xué)報,2014(04):112-116. </p><p>  [2]我國地震災(zāi)害概況[J].社區(qū),2008(11):8-10. </p><p>  [3]劉勇.汶川地震對生態(tài)環(huán)境的影響及恢復(fù)措施[J].現(xiàn)代園藝,2011(11):116. </p>&

30、lt;p>  [4]余奎.蘆山地震經(jīng)濟(jì)重建研究――基于國內(nèi)地震重建經(jīng)驗[J].中外企業(yè)家,2014(10):242-243. </p><p>  [5]混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖(現(xiàn)澆混凝土板式樓梯)(11G101-2)[S]. </p><p>  [6]JGJ3-2010,高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S]. </p><p>  

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論