考虑楼梯的钢筋混凝土框架-剪力墙结构抗震性能的分析

摘要

钢筋混凝土框架-剪力墙结构为现今高层建筑中应用十分广泛的结构形式。在框架.剪力墙结构的楼梯设计中，通常不输入楼梯构件，而是采用将楼板开洞并增大荷载的方式考虑楼梯间对整体结构的作用。对于楼梯构件，则采用单独手算的方式。然而，总结历次地震资料，我们清楚地发现，在地震作用下，作为逃生通道的楼梯间破坏严重，有时甚至先于主体结构的破坏，没有真正发挥其应有的功能。
　　汶川地震后，在重新修订的《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中已明确指出：利用计算机进行结构抗震分析时，计算模型的建立、必要的简化计算与处理，应符合结构的实际工作状况，计算中应对楼梯构件的影响予以考虑。
　　在钢筋混凝土框架-剪力墙结构中，楼梯的布置对结构的整体刚度产生影响。本文利用有限元分析软件ETABS，通过模态分析和反应谱分析，系统地研究了楼梯对框架-剪力墙结构的影响。
　　在设置分析模型时，考虑以下几个对比条件：
　　1.平面开间数；
　　2.剪力墙的布置数量(框架承担的地震倾覆力矩占总倾覆力矩的百分比)；
　　3.楼梯的布置位置。
　　通过各系列模型的对比分析，对主要影响整体结构的参数(周期、楼层位移和层间位移角等)及各构件内力进行分析和评价。重点研究了在地震作用下，楼梯构件对框架-剪力墙整体的影响及楼梯内部构件的受力情况。得出的主要结论有：
　　首先，在地震作用下，楼梯的存在对框架-剪力墙结构的自振周期、层间位移、层间位移角以及结构的层间剪力等都有一定影响，在顺梯板方向影响比垂直梯板方向明显。因此，在结构设计时，应考虑楼梯对整体结构的影响。
　　其次，楼梯的建立对楼梯间附近构件内力影响较大，而对远离楼梯间构件几乎没有影响。在结构设计中，应注意将楼梯间附近构件配筋适当加大。
　　再次，楼梯内部构件利用手算得到的结果与通过有限元分析软件得到的结果差距较大，原先采用的楼梯设计方法极易出现配筋不足的现象。因此，有必要对原先设计方法进行改进；
　　最后，剪力墙布置数量对分析结果产生一定影响。剪力墙布置较多时，楼梯的刚度对整体结构影响较弱，特别是在楼梯间靠近剪力墙布置时。在实际工程中，应依据不同情况对楼梯间进行设计考虑。