楼梯与主体结构整体大震弹塑性分析

从2008年汶川地震后对楼梯抗震设计提出了新要求，在这之前的楼梯仅需满足竖向荷载即可，不需要考虑水平地震作用或风荷载；

在2008年汶川地震中楼梯破坏比较严重，主要原因是上下梯段和平台在两个楼层之间形成一个K字形支撑，把原本两个相对独立的楼层楼板联系起来，在水平力作用下，当原本两个相对独立的楼层将要发生相对位移时受到了K字形支撑的约束，楼梯从而产生了附加内力，内力大小主要取决于两个楼层相对位移，位移越大内力就越大，如果最初的设计没有考虑这些因素，楼梯和周边构件可能破坏就比较严重；

从2008年汶川地震中吸取教训后，我们意识到楼梯设计不能忽视水平力的影响，通过一些试验和各种计算分析得出了一些经验（有很多相关论文可自行查阅），目前常用的方法有两种，分别是硬扛和释放；

硬扛的方法有比较多弊端，比如楼梯偏置时会造成刚度偏心（弹性）和承载力偏心（弹塑性）、整体结构刚度增大同时会增大地震作用、按小震设计不一定能满足大震作用下能作为逃生通道使用、楼梯周边构件内力大增等；

释放的方法是在梯段下端设置滑动支座，当两个楼层发生相对位移时可以自由滑动以释放在两个楼层运动产生的约束力，大大简化计算，如果施工能把滑动支座节点做好，楼梯的抗震性能将得到较好的保证，并且最为经济。

以下各图片是在2008年汶川地震中破坏的楼梯：          

震后逃生通道中断

以一个以前做的6层学校宿舍楼为例，对其进行带楼梯的整体弹塑性计算分析，看下楼梯在大震作用下的状态。

主要参数：7度0.1g一组二类场地，抗震等级为二级，风压0.65Kpa，原设计按滑动支座。

标准层平面图

（结构完全对称）

整体三维模型

局部楼层楼梯

计算分析模型

小震模型2层楼梯间结果

以下为大震弹塑性计算分析：          

人工波

反应谱

以Y向为主方向

楼板和梯板钢筋应变

（Y向钢筋应变/屈服应变）

楼板和梯板钢筋应变

（Y向钢筋应变/屈服应变）

楼板和梯板混凝土压缩损伤因子Dc

楼板和梯板混凝土压缩损伤因子Dc

柱钢筋应变

（钢筋应变/屈服应变）

柱钢筋应变

（钢筋应变/屈服应变）

柱混凝土压缩损伤因子Dc

柱混凝土压缩损伤因子Dc

单元性能水准

单元性能水准