水平地震力作用下框架结构中楼梯的内力分析

刘木禾 张 超

(烟台大学土木工程学院，山东 烟台 264005)



水平地震力作用下框架结构中楼梯的内力分析

刘木禾 张 超

(烟台大学土木工程学院，山东 烟台 264005)

利用SAP2000软件，建立了带有现浇整体式楼梯的混凝土框架结构模型，并对模型进行了振型分解法计算，分析了楼梯的内力分布情况，分析结果表明：在双向水平地震力作用下，梯井附近的平台板、梯板两侧连梁的位置以及梯板的四个角点附近在不同方向上会发生明显的应力集中，因此，楼梯对框架结构的影响在结构设计中不应忽略。

现浇楼梯，框架结构，应力分布

近年来，国内多次地震中均出现了框架结构中楼梯及与之相连的框架柱的严重破坏，切断了逃生通道[1-3]。楼梯是整体结构的一部分，必然会对结构整体动力性能产生影响，因此我国《建筑抗震设计规范》[4]中明确要求考虑楼梯构件对框架结构抗震性能的影响。

本文选取了一座常见的6层现浇混凝土框架结构作为研究对象，利用SAP2000软件对结构进行了振型分解法计算，分析了水平地震作用下楼梯梯段板和平台板的内力分布情况。

1 模型参数

结构的平面布置及楼梯间位置如图1所示，其中横向框架梁截面尺寸300 mm×700 mm，纵向框架梁250 mm×500 mm，框架柱截面尺寸均为500 mm×500 mm，楼板厚度120 mm，混凝土强度等级C30，楼层层高均为3.0 m。梯板沿结构横向设置，楼梯采用现浇整体式板式楼梯，梯段板及平台板厚度为120 mm，楼梯详细尺寸见图2。

利用SAP2000建模时，采用梯段两端固接于平台和楼板的方式模拟现浇整体式楼梯端节点连接；模型计算时，采用振型分解反应谱法计算地震作用。荷载标准值取值根据《建筑结构荷载规范》[5]设定。

2 梯段板和平台板受力分析

SAP2000计算所得模型的2层楼梯梯段板及平台板在X向、Y向水平地震作用下的内力云图如图3，图4所示，各内力方向如

图5所示。

由图可知：力F11于梯井附近的平台板有非常明显的应力集中，其中心位置的内力值远超C30混凝土的抗拉强度设计值为1.43 N/mm2；力F22主要集中分布于梯板的四个角点附近，在靠近梯板外边缘的位置内力超过了0.72×103kN/m(折合应力6 N/mm2)，这样的内力分布足以拉断梯板的混凝土；力矩M12主要分布于梯板，在梯板两侧连梁的位置附近出现应力集中。

3 结语

1)在双向水平地震力作用下，楼梯梯井附近的平台板、梯板两侧连梁的位置以及梯板的四个角点附近会发生明显的应力集中。

2)楼梯对框架结构的影响不应忽略，在结构设计时应考虑楼梯的作用。

[1] 清华大学，西南交通大学，重庆大学，等.汶川地震建筑震害分析及设计对策[M].北京：中国建筑工业出版社,2009.

[2] 全学友，米 伟，张智强．汶川地震中楼梯结构的破坏现象及对策[J]．建筑结构，2009，39(11)：75-77．

[3] 蒋欢军，王 斌，吕西林．钢筋混凝土框架结构楼梯震害分析与设计建议[J].振动与冲击，2013，32(3)：22-28．

[4] GB 50011—2010，建筑抗震设计规范[S].

[5] GB 50009—2010，建筑结构荷载规范[S].

Analysis of the stress of stairs in frame structure with under horizontal earthquake action

Liu Muhe Zhang Chao

(SchoolofCivilEngineering，YantaiUniversity，Yantai264005，China)

SAP2000 software was used to build the model of concrete frame structure with monolithic cast-in-site stairs, and the modal analysis was carried out in order to analyze the stress distribution of the stairs. The analysis results show that stress concentration occurs on area of the platform boards around stair shaft, the beams on both sides of gang-boards, and four angular points of gang-boards in different direction under horizontal earthquake action. The effect of stairs on frame structure should be allowed for when conducting seismic design.

cast-in-place stairs, frame structure, stress distribution

1009-6825(2016)11-0036-02

2016-02-01

刘木禾(1990- )，女，在读硕士； 张 超(1988- )，男，在读硕士

TU375.4

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