2021年17踏步钢结构楼梯价格钢楼梯对主体钢结构的影响.docx

17踏步钢结构楼梯价格钢楼梯对主体钢结构的影响

　　 　　摘 要 经过一个常见的钢框架结构模型，利用有限元软件建立带楼梯和无楼梯两种模型，进行小震下的地震响应和内力对比分析，总结加入钢楼梯前后结构内力和关键参数的改变情况，为以后设计提供部分参考提议。
　　关键词 钢框架；钢楼梯；有限元；对比分析
　　中图分类号TU3 文件标识码A 文章编号 1674-67082021100-0056-02
　　0引言
　　自08年地震后，楼梯对整体结构的影响得到重视，在10版的抗震规范中明确应考虑混凝土楼梯对整体结构的影响，很多学者在这方面也进行了大量研究，然而钢结构工程中，这一要求并未明确，工程界对其设计还处于传统设计方法，且现阶段研究也较少。所以本文试图以钢楼梯为研究对象，经过一个常见的多层框架结构，利用有限元软件建立有、无钢楼梯的精细模型，在满足规范要求和抗震性能目标的前提下，对两种情况进行对比分析，从而评价钢楼梯在整体钢结构中的作用，并为以后设计提供一个参考。
　　1 工程概况
　　计算模型为7层钢框架结构，楼板为混凝土板，无地下室，总高度，标准层层高，平面尺寸见图1。本工程结构的抗震设防烈度为8度，第二组，场地类别为Ⅲ类场地，特征周期。此次分析准备建立两个模型，一个带楼梯的方案，另一个不带楼梯的方案。
　　建模采取大型有限元软件SAP2021 V14版，sap2021为通用有限元软件，它没有层的概念，能够很好的反应楼梯对整体结构的影响。楼梯采取薄壳单元模拟，因为楼梯在整体含有类似支撑的特征，而壳SHELL单元含有平面内和平面外的刚度的面单元，因此能模拟真实的楼梯的作用，局部三维楼梯模型见图2。
　　2 结构动力特征对比分析
　　计算振型数均为12个，两个模型的有效质量参加系数均为%，均满足规范大于90%的要求。前5个自振周期对比见表1。
　　无楼梯方案周期比：；有楼梯方案周期比：。
　　从表1对比看出，增加楼梯后，结构的周期降低了8%左右，且第二阵型变为了扭转，第一阵型由Y向平动变为X向平动，周期比也超出了，说明增加楼梯后结构的刚度增加了。同时因为本工程楼梯没有在中间，造成了一定扭转，使得原来第一周期为Y向平动变为X向平动。说明钢楼梯和混凝土楼梯一样，起到了类似支撑的作用。
　　3 地震响应对比分析
　　变形分析
　　对整体结构进行了多遇地震计算，考虑到此次楼梯关键部署在Y向，故这里关键列出Y向的地震响应，Y向楼层最大位移和位移角的改变见图3、图4 。
　　从图3、图4能够看出楼层框架柱在各层楼板的强制作用下变形协调，整个曲线展现剪切型改变，整个曲线光滑无突变，加入楼梯后的模型最大位移和位移比全部比前者小。
　　表2显示了二者位移比，从表中能够看出，加入楼梯后结构的扭转效应加重，位移比超出了。
　　刚度分析
　　此次对比刚度为等效层刚度，即楼层地震剪力和位移的比值。详细计算结构见表3。
　　能够看出因为楼梯的斜板及其周围梯梁和梯柱的协同工作，增加了结构的整体刚度，各层差值全部比较平均，差值为10%左右。
　　构件内力对比分析
　　在历次震害的调查显示，在楼梯损毁严重的结构中，和楼梯相连的结构柱破坏也比较严重，所以本文对楼梯间的2根柱子的剪力做了对比分析。详细位置见图6其中1、2号柱子和楼梯间