某宾馆考虑楼梯刚度对结构抗震性能影响分析

张 鹏 曾勇平 康 旭 彭小丽

(1.江西理工大学建筑与测绘工程学院，江西 赣州 341000;2.江西省石城县城乡规划建设局，江西 赣州 341000; 3.江西应用职业技术学院，江西 赣州 341000)

某宾馆考虑楼梯刚度对结构抗震性能影响分析

张 鹏1曾勇平2康 旭1彭小丽3

(1.江西理工大学建筑与测绘工程学院，江西 赣州 341000;2.江西省石城县城乡规划建设局，江西 赣州 341000; 3.江西应用职业技术学院，江西 赣州 341000)

为了研究楼梯刚度对框架结构抗震性能的影响，建立了考虑和未考虑楼梯刚度的框架模型，并对其进行了小震作用下的弹性分析，结果表明：楼梯刚度会明显提高结构的刚度和楼层剪力，减少结构的层位移和层间位移；楼梯的非对称布置会引起结构平面扭转，影响结构的抗震性能。

楼梯刚度，框架结构，抗震性能

0 引言

楼梯是建筑主要竖向交通功能构件，楼梯的刚度和布置形式会直接影响结构的抗震性能。过去框架结构分析一般不考虑楼梯刚度的影响，使得分析模型在地震工况下误差较大，影响结构的安全性能[1-3]。本文研究框架结构在考虑楼梯刚度下的抗震性能，可为框架结构的设计提供参考。

1 模型概况

模型为6层的框架结构，层高为3.3 m，总高度为19.8 m，柱截面尺寸为400 mm×400 mm，横向梁截面尺寸为宽×高为250 mm×450 mm，纵向框架梁截面尺寸为宽×高为250 mm×400 mm，混凝土均采用C30。楼梯布置形式如图1所示。框架按7度进行抗震设防，设计基本加速度为0.15g，设计地震分组为第二组，场地类别为Ⅱ类。KJ1为未考虑楼梯刚度影响的模型，KJ2为考虑了楼梯刚度的模型，楼梯与框架按铰接考虑分析。

2 抗震性能分析

2.1 周期对比分析

未考虑楼梯刚度影响模型KJ1的第一自振周期为0.498 s，考虑楼梯刚度影响模型KJ2的周期为0.320 s。KJ1较KJ2的周期增大36%，说明考虑楼梯模型比未考虑模型的刚度明显提高。因此，框架结构的抗震分析应当考虑楼梯刚度的影响。

2.2 楼层剪力对比分析

KJ1和KJ2的楼层剪力对比如图2所示。

由图2可知，考虑楼梯刚度模型KJ2各楼层的剪力较未考虑楼梯刚度模型KJ1大幅度提高。KJ2的基底剪力为KJ1的1.3倍，说明考虑了楼梯刚度后，结构所受的地震力也大幅度增加。因此，在框架结构的设计中，应考虑由于楼梯刚度的增加对构件内力的影响。

2.3 层位移

KJ1和KJ2的楼层位移对比如图3所示。

由图3可知，考虑楼梯刚度模型KJ2的楼层位移较未考虑楼梯刚度模型KJ1大幅度减小，其中KJ2的顶层位移约为KJ1的65%。说明考虑楼梯刚度可以有效的减少楼层的层位移。因此，在框架结构的设计中，应考虑由于楼梯刚度的增加对结构位移的影响。

2.4 层间位移

KJ1和KJ2的楼层层间位移对比如图4所示。

由图4可知，考虑楼梯刚度模型KJ2的楼层层间位移较未考虑楼梯刚度模型KJ1大幅度减小，其中KJ2的2层层间位移约为

KJ1的64%。说明考虑楼梯刚度可以有效的减少楼层的层间位移。因此，在框架结构的设计中，应考虑由于楼梯刚度的增加对结构楼层层间位移的影响。

2.5 位移比

位移比为在考虑偶然偏心的规定水平力作用下，楼层的竖向构件的最大水平位移和层间位移，与该楼层位移平均值的比值。

位移比可以反映结构平面扭转不规则度，KJ1和KJ2各楼层的位移比如表1所示。

表1 各楼层层间位移比

从表1可以看出KJ1各楼层的位移比均小于1.2，满足规范要求，属规则结构；KJ2各楼层的位移比均大于1.2，属平面不规则结构。说明楼梯的不规则布置会引起结构扭转，应考虑楼梯刚度对结构平面扭转的影响。

3 结语

楼梯刚度会显著影响框架结构的抗震性能。楼梯刚度会明显提高结构的刚度，减少结构的层位移和层间位移；同时楼梯刚度也会使结构剪力显著增加，考虑楼梯刚度框架与未考虑框架的结构内力分布不同；楼梯的非对称布置会引起结构平面扭转，影响结构的抗震性能。因此，在对框架结构的抗震设计时有必要考虑楼梯刚度的影响。

[1] 李建辉,薛彦涛,王翠坤,等.框架填充墙抗震性能的研究现状与发展[J].建筑结构,2011,41(4):12-17.

[2] 阎红霞,杨庆山.多遇地震下填充墙侧向刚度对RC 框架结构抗震性能的影响[J].土木工程学报,2012,45(1):54-60.

[3] 张 鹏,郭子雄.附加新型摩擦阻尼器减震结构的抗震性能分析[J].华侨大学学报(自然科学版)，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

张 鹏(1987- )，男，硕士，助教

TU352

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