抗震规范局部修订的计算问题及其处理办法2

2)楼梯在不同位置的每层位移及层间位移角比较：012345678905101520Y地震最大位移(mm)层号位置1位置2位置3位置4位置5位置6012345678900.00020.00040.00060.00080.0010.0012Y向地震层间位移角(rad)层号位置1位置2位置3位置4位置5位置6结论：楼梯布置在结构的侧边，对结构的扭转刚度和每层边柱的内力有很大的影响。按如下3种情况分析楼梯对高层结构剪力墙的影响:a)如下图1楼梯支撑在同一片墙;b)如下图2楼梯支撑在两片墙;c)如下图3楼梯支撑在两片短肢墙。5)楼梯对高层结构剪力墙的影响剪力墙结构特点是：本身刚度较大，斜板支撑的刚度小于墙的刚度。但楼梯搭在两片墙上形成一个组合墙来增加局部刚度（楼梯类似连梁的作用）。4m长墙不参与空间分析参与空间分析相差Y向2层刚度4778065174188%墙Y向顶点最大位移(mm2)28.327.9-2%Y向第1周期(s)1.9122351.881482-2%Y向地震作用(kN)474.46485.731%结论:楼梯支撑在同一片墙时,楼梯相对墙的刚度是一个小量，楼梯对结构的整体影响较小。对结构的整体影响:15层结构中楼梯间一侧布置一片剪力墙a)楼梯支撑在同一片墙1.5m两片墙不参与空间分析参与空间分析相差Y向2层刚度30919641200333%墙Y向3层最大位移(mm2)3.773.15-16%Y向第1周期(s)1.9902181.903801-5%Y向地震作用(kN)431.84471.5210%结论:楼梯支撑在两片墙时,类似连梁组成一个组合墙，楼梯对结构的整体影响较大。对结构的整体影响:15层结构中楼梯间一侧布置两片剪力墙b)楼梯支撑在两片墙1m两片墙不参与空间分析参与空间分析相差Y向2层刚度21203435763868%墙Y向3层最大位移(mm2)4.763.51-26%Y向第1周期(s)2.1177861.933544-9%Y向地震作用(kN)385.42454.1818%结论:楼梯支撑在两片短肢墙时,楼梯对结构的整体影响很大，并趋近对框架的影响。对结构的整体影响:15层结构中楼梯间一侧布置两短肢剪力墙c)楼梯支撑在两片短肢墙结论:剪力墙结构中，楼梯支撑在两片墙时，计算中应考虑楼梯构件的影响。6)梯柱的计算:支撑梯板的梯柱(板凳柱)承受较大拉力，梯柱上端节点破坏，有些甚至拉断。如下算例，求不同地震烈度下首层梯柱的最大拉力和钢筋直径。结论:1)7度和7度以上时梯柱最大拉力与地震作用的大小有较大的关系;2)实际工程中7度时梯柱最大拉力也有达到200kN，7度和7度以上时梯柱按最大拉力配筋。地震烈度677.57.57.58888.59场地土类IVIVIIIIVIVIIIIVIVIVIV地震分组三三三二三三二三三三最大拉力(kN)18908399122122143174277384需布置的钢筋直径(mm)(根据拉力)12121212121214141820底层梯柱的钢筋直径(二级钢):7)梯梁的计算:如下图梯梁地震中破坏比较严重，大多在梯梁的跨中发生剪扭破坏。如下梯梁算例，给出首层梯梁在不同地震烈度下剪扭验算情况。结论:1)梯梁剪力和扭矩随地震作用增大而增大，地震引起的剪扭起控制作用；2)7度和7度以上时梯梁须考虑抗震计算和设计。地震烈度77.588.5场地土类IVIVIVIV地震分组三三三三梯梁跨中的剪力(kN)30100127180梯梁跨中的扭矩(kN.m)0.52.73.55.7梯梁规范剪扭验算满足满足超限超限不同地震烈度下首层梯梁跨中的剪力和扭矩。8)梯板的计算:如下图梯板作为斜撑构件，地震作用下破坏也比较严重，一般为施工缝处拉断破坏。两方面进行分析：a)计算梯板和楼层普通板拉压应力的量级差别;b)计算梯板施工缝处在不同地震烈度下平均拉应力，并求相应的抗拉钢筋。90度地震下楼板拉应力云图90度地震下楼板压应力云图以上算例所有板采用壳元计算表明：梯板的拉、压应力2.0MPa远大于楼层楼板的拉、压应力0.3MPa，随着地震作用增加，梯板构造钢筋抵抗不了拉、压应力。a)计算梯板和楼层普通板拉压应力的量级差别b)梯板算例，给出梯板(施工缝在靠近上下层1/4跨处)在不同地震烈度下平均拉应力，并求相应的抗拉钢筋。根据如下Y向地震作用下X向正应力求平均拉应力结论:1)梯板作为斜撑，拉应力随地震作用增大而增大，地震引起的拉应力起控制作用；2)7度和7度以上时梯板须按平均拉应力计算板钢筋,按恒活载计算的钢筋可能不够。地震烈度77.588.5场地土类IVIVIVIV地震分组三三三三平均拉应力(kN/m2)2174326143486521抗拉钢筋直筋(mm)(间距200mm)II级钢12161822不同地震烈度下首层梯板施工缝处的平均拉应力:9)楼梯在大震作用下如何破坏？A、采用ETABS静力弹塑性分析（PUSHOVER）柱两端采用P-M-M铰梁两端采用M3铰楼梯板为弹性壳元模拟采用顶层目标位移加载形式铰屈服直接使用生命安全防止倒塌失去承载力倒塌Step1:二层梯梁屈服Step2:1)2、3层及楼梯周围大部分梁出现屈服；2)2层梯柱上端开始失去承载力（变黄色）Step3:1)Y向框梁和梯梁进一步屈服（变蓝色）；2)2层、3层梯柱上端已失去承载力（倒塌变橙色）