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摘要：楼梯的建筑结构体系中，建筑结构的设计方法对其具有重要意义，我们可以根据一栋钢筋混凝土框架结构建立了不带楼梯的模型（ＢＤ１）和带有楼梯的模型（ＢＤ２），选取ⅡsⅢ类场地４种地震波，采用时程分析法模拟了结构在８度大震时４种地震波作用下的动力响应，对比了顶层的加速度和位移响应．结果表明，楼梯对于钢筋混凝土框架动力响应的影响不同，在不同地震波作用下对结构响应既有放大作用也有加速衰减效果．建议在结构设计和计算过程中应该考虑楼梯对结构的作用。
关键词：楼梯；钢筋砼框架；时程分析；动力响应
中图分类号：TU756.4+7 文献标识码：A 文章编号：
1引言
近年来，频繁的地球板块活动，许多建筑物的楼梯严重破坏，甚至断裂塌陷，严重降低人们逃生的机会。因此，对于楼梯系统的研究成为了广大研究人员的热门话题.在1996 ^-1999年间，曹万林等就己经对于楼梯和钢筋混凝土框架的共同工作等问题进行了实验研究，结果表明楼梯对于整体结构的弹塑性性能影响明显，建议可以考虑作为一道抗震设防.文献对于钢筋混凝土楼梯和其对结构的作用进行了部分研究，表明了楼梯受力特点和对结构的一定影响性.而在文献中对坟川地震中各类建筑结构楼梯的破坏特点进行了分析和思考，给出了设计意见.文章在采用文献中模型形式的基础上，建立了长宽比较大的带有楼板的钢筋混凝土框架模型，加入楼梯体系，形成不带楼梯
2有限元模型的建立
2.1基本模型
研究主要采用有限元软件ＭＡＲＣ，建立了ＢＤ１和ＢＤ２两个分析模型．有限元模型建立的过程中，梁柱采用５２号梁单元，楼板采用１３９号壳单元．实际工 程 为 一 栋８层 的 钢 筋 混 凝 土 框 架 结 构，层高２．８ｍ，平面内沿Ｘ向１６跨，每跨３．６ｍ，Ｙ向３跨，分别为４．５ｍ，１．８ｍ，４．５ｍ．
2.2工况
模型主要模拟８度地区大震作用下结构的动力响应，按４种工况计算．动力荷载选用２组４个实际地震记录．其中，ＥＬＣＥＮＴＲＯ波和ＴＡＲＴＡＲ波为Ⅱ类场地地震波，ＥＭＣ波和ＣＰＣ波为Ⅲ类场地地震波．持时３０ｓ，时间步长为０．０２ｓ，加速度峰值为４ｍ／ｓ２．模型底部采用固端约束，先施加重力荷载，并保持始终作用在结构上，然后沿Ｙ向施加动力荷载，模型加载过程主要采用Table表格实现.
3动力响应分析
通过MAC:R有限元软件的对两个模型的4种工况的计算结果的提取及相应的数据处理，对比分析了顶层3 395节点加速度响应和位移响应.
3.1加速度响应对比分析
在ELCENTRO波作用下顶层加速度最大值出现的时间不同，数值也不同.BD1最大值在2s附近，值为12. 3 m/s2，此时BD2的值为13. 3 m/s2 ;BD2最大值出现在13s附近，值为13. 6 m/s2，此时BD2的值为4. 62 m/s2.從整个动力响应来看，在前段和后段基本一致，而中间区段5 s-20s区间BD2模型顶层节点加速度响应比BD1对应点数值要高，表明在地震波的中间段楼梯对于结构顶层节点的加速度响应起到了放大作用.
在TARTAR波作用下BD1和BD2顶层节点的加速度响应变化基本一致，最大值均出现9s附近，依次是7. 49 m/s2和7. 09 m/s2.从图形上来看在11s之后，BD2比BD1顶层节点的加速度衰减略J决，表明在地震波后区段楼梯对于结构顶层节点的加速度响应起到了减低的作用.
在EMC波和CPC波分别作用下两个模型顶层节点的加速度响应最大值出现基本一致，且都在12s后开始明显下降，表明在这两种波作用下，楼梯对于结构顶层加速度响应的降低作用较为明显.
3.2位移响应对比分析
在ＥＬＣＥＮＴＲＯ波作用下两个模型顶层节点的位移响应差别较大，BD1在3s附近出现最大值，值为0. 129 m，此时BD2位移0. 118m; BD2在12s附近出现最大值，值为0. 159 m，此时BD1的位移为0. 065 m.从整个图形上来看，显然BD2相比BD1在4. 5^-19s位移增大的较为明显，表明楼梯使BD2模型顶层节点位移变大.
在TARTAR波作用下，从整个曲线图上可以看出，BD1和BD2在位移响应的前区段变化基本一致，最大值出现在4s附近，依次为0. 069m和0. 065 m.从12s后BD2比BD1的顶层位移响应衰减明显加速，表明楼梯在响应的后区段起到了降低位移响应的作用.
在EMC波作用下BD1和BD2在位移响应的前区段变化基本一致，最大值出现在10s附近，值依次为0. 046 m和0. 04 m.从此时之后BD2位移响应衰减略快，表明楼梯有助于结构位移响应衰减.
而CPC波作用下BD1和BD2位移最大值出现在10s附近，值依次是0. 095 m和0. 163 m，在11 s之后BD2的位移响应迅速下降，表明楼梯在中间段放大了结构的位移响应，在后区段加速了结构位移响应的衰减.
结论
楼梯的建筑结构体系中，建筑结构的设计方法对其具有重要意义，本文通过建立的两个模型在不同级数地震情况下的响应影响，得出结果：楼梯对于钢筋混凝土框架动力响应的影响不同，在不同地震波作用下对结构响应既有放大作用也有加速衰减效果,建议在结构设计和计算过程中应该考虑楼梯对结构的作用。通过以上楼梯对钢筋混凝土框架结构作用的分析可以得到以下结论:
(1)在相同地震波作用下，在局部区段中结构的动力响应有放大现象.
(2)在Ⅱ类场地波作用下，主要表现为加速了结构动力响应的放大;在Ⅲ类场地波作用下其主要表现是加速了结构动力响应的衰减.
(3)由于楼梯对结构动力响应影响的不确定性，在实际结构设计和动力计算的过程中，应该考虑楼梯对结构的影响，更符合工程实际情况.
参考文献：
［１］曹万林，庞国新．带楼梯的钢筋砼框架弹塑性工作性能研究［Ｊ］．世界地震工程，１９９６，１６（３）：２３－２５．
［２］曹万林，胡国振．钢筋砼框架和楼梯共同工作性能实验研究［Ｊ］．工程力学，１９９９，（增刊）：２３－２５．
［３］翟慧娟，赵均海．钢筋混凝土Π型楼梯非线性动力响应分析［Ｃ］／／．第十二届全国工程建设计算机应用学术会议论文集，２００４，５１－５５．
［４］任彧．楼梯系统对于框架抗震性能的影响［Ｊ］．福建建筑，２００９，１６（３）：４２－４４．
［５］曾小灵．楼梯间梯板斜撑作用对建筑刚度和侧向力的影响［Ｊ］．四川建筑，２０１１，３１（４）：１４５－１４７．
［６］李科．多层建筑中楼梯部分对整体结构的地震影响分析［Ｊ］．水利与建筑工程学报，２０１１，２０（５）：６０－６２．
［７］苏启旺．从“汶川大地震”引发对板式楼梯设计的思考［Ｊ］．四川建筑科学研究，２００８，３４（４）：１６５－１６７．
［８］王威．建筑楼梯在２００８年汶川大地震中的震害分析［Ｊ］．地震工程与工程振动，２０１１，３１（５）：１５７－１６５．
［９］孙玉萍，万婧娟．考虑楼板效应的钢结构地震反应对比分析［Ｊ］．甘肃科学学报，２０１０，２２（３）：１２２－１２５．
关键词：楼梯；钢筋砼框架；时程分析；动力响应
中图分类号：TU756.4+7 文献标识码：A 文章编号：
1引言
近年来，频繁的地球板块活动，许多建筑物的楼梯严重破坏，甚至断裂塌陷，严重降低人们逃生的机会。因此，对于楼梯系统的研究成为了广大研究人员的热门话题.在1996 ^-1999年间，曹万林等就己经对于楼梯和钢筋混凝土框架的共同工作等问题进行了实验研究，结果表明楼梯对于整体结构的弹塑性性能影响明显，建议可以考虑作为一道抗震设防.文献对于钢筋混凝土楼梯和其对结构的作用进行了部分研究，表明了楼梯受力特点和对结构的一定影响性.而在文献中对坟川地震中各类建筑结构楼梯的破坏特点进行了分析和思考，给出了设计意见.文章在采用文献中模型形式的基础上，建立了长宽比较大的带有楼板的钢筋混凝土框架模型，加入楼梯体系，形成不带楼梯
2有限元模型的建立
2.1基本模型
研究主要采用有限元软件ＭＡＲＣ，建立了ＢＤ１和ＢＤ２两个分析模型．有限元模型建立的过程中，梁柱采用５２号梁单元，楼板采用１３９号壳单元．实际工 程 为 一 栋８层 的 钢 筋 混 凝 土 框 架 结 构，层高２．８ｍ，平面内沿Ｘ向１６跨，每跨３．６ｍ，Ｙ向３跨，分别为４．５ｍ，１．８ｍ，４．５ｍ．
2.2工况
模型主要模拟８度地区大震作用下结构的动力响应，按４种工况计算．动力荷载选用２组４个实际地震记录．其中，ＥＬＣＥＮＴＲＯ波和ＴＡＲＴＡＲ波为Ⅱ类场地地震波，ＥＭＣ波和ＣＰＣ波为Ⅲ类场地地震波．持时３０ｓ，时间步长为０．０２ｓ，加速度峰值为４ｍ／ｓ２．模型底部采用固端约束，先施加重力荷载，并保持始终作用在结构上，然后沿Ｙ向施加动力荷载，模型加载过程主要采用Table表格实现.
3动力响应分析
通过MAC:R有限元软件的对两个模型的4种工况的计算结果的提取及相应的数据处理，对比分析了顶层3 395节点加速度响应和位移响应.
3.1加速度响应对比分析
在ELCENTRO波作用下顶层加速度最大值出现的时间不同，数值也不同.BD1最大值在2s附近，值为12. 3 m/s2，此时BD2的值为13. 3 m/s2 ;BD2最大值出现在13s附近，值为13. 6 m/s2，此时BD2的值为4. 62 m/s2.從整个动力响应来看，在前段和后段基本一致，而中间区段5 s-20s区间BD2模型顶层节点加速度响应比BD1对应点数值要高，表明在地震波的中间段楼梯对于结构顶层节点的加速度响应起到了放大作用.
在TARTAR波作用下BD1和BD2顶层节点的加速度响应变化基本一致，最大值均出现9s附近，依次是7. 49 m/s2和7. 09 m/s2.从图形上来看在11s之后，BD2比BD1顶层节点的加速度衰减略J决，表明在地震波后区段楼梯对于结构顶层节点的加速度响应起到了减低的作用.
在EMC波和CPC波分别作用下两个模型顶层节点的加速度响应最大值出现基本一致，且都在12s后开始明显下降，表明在这两种波作用下，楼梯对于结构顶层加速度响应的降低作用较为明显.
3.2位移响应对比分析
在ＥＬＣＥＮＴＲＯ波作用下两个模型顶层节点的位移响应差别较大，BD1在3s附近出现最大值，值为0. 129 m，此时BD2位移0. 118m; BD2在12s附近出现最大值，值为0. 159 m，此时BD1的位移为0. 065 m.从整个图形上来看，显然BD2相比BD1在4. 5^-19s位移增大的较为明显，表明楼梯使BD2模型顶层节点位移变大.
在TARTAR波作用下，从整个曲线图上可以看出，BD1和BD2在位移响应的前区段变化基本一致，最大值出现在4s附近，依次为0. 069m和0. 065 m.从12s后BD2比BD1的顶层位移响应衰减明显加速，表明楼梯在响应的后区段起到了降低位移响应的作用.
在EMC波作用下BD1和BD2在位移响应的前区段变化基本一致，最大值出现在10s附近，值依次为0. 046 m和0. 04 m.从此时之后BD2位移响应衰减略快，表明楼梯有助于结构位移响应衰减.
而CPC波作用下BD1和BD2位移最大值出现在10s附近，值依次是0. 095 m和0. 163 m，在11 s之后BD2的位移响应迅速下降，表明楼梯在中间段放大了结构的位移响应，在后区段加速了结构位移响应的衰减.
结论
楼梯的建筑结构体系中，建筑结构的设计方法对其具有重要意义，本文通过建立的两个模型在不同级数地震情况下的响应影响，得出结果：楼梯对于钢筋混凝土框架动力响应的影响不同，在不同地震波作用下对结构响应既有放大作用也有加速衰减效果,建议在结构设计和计算过程中应该考虑楼梯对结构的作用。通过以上楼梯对钢筋混凝土框架结构作用的分析可以得到以下结论:
(1)在相同地震波作用下，在局部区段中结构的动力响应有放大现象.
(2)在Ⅱ类场地波作用下，主要表现为加速了结构动力响应的放大;在Ⅲ类场地波作用下其主要表现是加速了结构动力响应的衰减.
(3)由于楼梯对结构动力响应影响的不确定性，在实际结构设计和动力计算的过程中，应该考虑楼梯对结构的影响，更符合工程实际情况.
参考文献：
［１］曹万林，庞国新．带楼梯的钢筋砼框架弹塑性工作性能研究［Ｊ］．世界地震工程，１９９６，１６（３）：２３－２５．
［２］曹万林，胡国振．钢筋砼框架和楼梯共同工作性能实验研究［Ｊ］．工程力学，１９９９，（增刊）：２３－２５．
［３］翟慧娟，赵均海．钢筋混凝土Π型楼梯非线性动力响应分析［Ｃ］／／．第十二届全国工程建设计算机应用学术会议论文集，２００４，５１－５５．
［４］任彧．楼梯系统对于框架抗震性能的影响［Ｊ］．福建建筑，２００９，１６（３）：４２－４４．
［５］曾小灵．楼梯间梯板斜撑作用对建筑刚度和侧向力的影响［Ｊ］．四川建筑，２０１１，３１（４）：１４５－１４７．
［６］李科．多层建筑中楼梯部分对整体结构的地震影响分析［Ｊ］．水利与建筑工程学报，２０１１，２０（５）：６０－６２．
［７］苏启旺．从“汶川大地震”引发对板式楼梯设计的思考［Ｊ］．四川建筑科学研究，２００８，３４（４）：１６５－１６７．
［８］王威．建筑楼梯在２００８年汶川大地震中的震害分析［Ｊ］．地震工程与工程振动，２０１１，３１（５）：１５７－１６５．
［９］孙玉萍，万婧娟．考虑楼板效应的钢结构地震反应对比分析［Ｊ］．甘肃科学学报，２０１０，２２（３）：１２２－１２５．