图2.35 梯段板采用冷扭钢筋脆性破坏 ............................................................................ 15 图2.36 梯段板采用冷扭钢筋脆性破坏 ............................................................................ 15 图2.37 钢材冷加工面积改变率与力学性能变化的关系[23]............................................ 16 图2.38 无填充墙楼梯梯段板破坏 .................................................................................... 16 图2.39 有填充墙楼梯梯段板完好 .................................................................................... 16 图2.40 室外楼梯无填充墙梯段板破坏 ............................................................................ 17 图2.41 室内楼梯填充墙破坏梯段板完好 ........................................................................ 17 图2.42 无填充墙梯段板破坏 ............................................................................................ 17 图2.43 填充墙破坏梯段板完好 ........................................................................................ 17 图2.44 室外楼梯折板处破坏 ............................................................................................ 17 图2.45 室外楼梯梯段板斜向剪切破坏 ............................................................................ 17 图2.46 室外疏散楼梯基本完好 ........................................................................................ 18 图2.47 室外疏散楼梯倒塌 ................................................................................................ 18 图2.48 填充墙破坏阻塞疏散通道 .................................................................................... 18 图2.49 填充墙破坏阻塞疏散通道 .................................................................................... 18 图2.50 填充墙阻塞通道 .................................................................................................... 18 图2.51 填充墙阻塞通道 .................................................................................................... 18 图2.52 填充墙阻塞通道 .................................................................................................... 18 图2.53 地震时单质点体系的运动状态 ............................................................................ 21 图2.54 模型标准层结构平面布置图（单位mm） ......................................................... 23 图2.55 结构三维模型 ........................................................................................................ 25 图2.56 结构各层位移的比较 ............................................................................................ 26 图2.57 结构层间位移角的比较 ........................................................................................ 26 图2.58 各层楼梯间角柱的轴力比较 ................................................................................ 27 图2.59 楼梯间角柱弯矩截图 ............................................................................................ 27 图2.60 楼梯标准层平面布置图 ........................................................................................ 28 图2.61 楼梯不同布置层位移和层间位移角的比较 ........................................................ 29 图2.62 楼板和梯段板等效应力云图 ................................................................................ 30 图2.63 梯段板轴力云图 .................................................................................................... 30 图2.64 各层梯柱弯矩图 .................................................................................................... 30 图2.65 Y向地震作用下一至三层梯梁剪力和扭矩图 .................................................. 31 图2.66 塑性本构关系 ........................................................................................................ 34 图2.67 柱屈服面 ................................................................................................................ 34 图2.68 不同性能状态下位移的限制 ................................................................................ 34 图2.69 ATC-40中和GB50011-2001设计反应谱对比 ................................................. 35 图2.70 结构在8度多遇地震作用下各层位移的比较 .................................................... 36
图2.71 结构在8度罕遇地震作用下塑性铰分布对比 .................................................... 37 图2.72 结构在8度罕遇地震作用下各层位移的比较 .................................................... 38 图3.1 北川底框房屋（一驮五） ...................................................................................... 45 图3.2 汉旺镇底框房屋（一驮六） .................................................................................. 45 图3.3 都江堰底框房屋（一驮五） .................................................................................. 45 图3.4 都江堰底框房屋（一驮五） .................................................................................. 45 图3.5 都江堰某底层框架叠合塌落（9度区） ............................................................... 46 图3.6 都江堰某底层框架叠合塌落 .................................................................................. 46 图3.7 北川某底层框架叠合塌落（11度区） ................................................................. 46 图3.8 北川某底层框架叠合塌落 ...................................................................................... 46 图3.9 都江堰某底层框架底部侧移 .................................................................................. 47 图3.10 都江堰某底层框架底部侧移 ................................................................................ 47 图3.11 都江堰某底层框架底部侧移 ................................................................................ 47 图3.12 某底层框架底部侧移 ............................................................................................ 47 图3.13 某底层框架混凝土抗震墙破坏 ............................................................................ 48 图3.14 东汽职工宿舍楼底部抗震墙破坏 ........................................................................ 48 图3.15 都江堰底层框架砌体抗震墙破坏 ........................................................................ 48 图3.16 蓥华镇底层框架砌体抗震墙破坏 ........................................................................ 48 图3.17 广汉镇底层框架砌体抗震墙破坏 ........................................................................ 48 图3.18 蓥华镇底层框架砌体抗震墙破坏 ........................................................................ 48 图3.19 底层框架柱破坏 .................................................................................................... 49 图3.20 底层框架柱破坏 .................................................................................................... 49 图3.21 底层框架柱破坏 .................................................................................................... 49 图3.22 底层框架柱底产生塑性铰 .................................................................................... 49 图3.23 底层框架柱底压溃 ................................................................................................ 49 图3.24 底层框架柱顶压溃钢筋成灯笼状 ........................................................................ 49 图3.25 底层框架柱顶产生塑性铰 .................................................................................... 49 图3.26 汉旺镇某底层框架薄弱层转移 ............................................................................ 50 图3.27 二层砌体山墙处破坏 ............................................................................................ 50 图3.28 二层砌体纵向窗间墙破坏 .................................................................................... 51 图3.29 二层砌体纵向窗间墙破坏 .................................................................................... 51 图3.30 某底层框架薄弱层转移 ........................................................................................ 51 图3.31 广济镇某底层框架薄弱层转移 ............................................................................ 51 图3.32 汉旺镇底框房屋过渡层叠合塌落 ........................................................................ 51 图3.33 某底框房屋过渡层叠合塌落 ................................................................................ 51 图3.34 都江堰某底层框架梁端加腋 ................................................................................ 52
图3.35 加腋后柱端塑性铰转移 ........................................................................................ 52 图3.36 加腋后柱端塑性铰转移 ........................................................................................ 52 图3.37 加腋后柱端塑性铰转移 ........................................................................................ 52 图3.38 加腋后梁成为短梁脆性剪切破坏 ........................................................................ 52 图3.39 加腋后柱成为短柱脆性剪切破坏 ........................................................................ 52 图3.40 都江堰某底层框架梁端加腋 ................................................................................ 52 图3.41 加腋后柱端塑性铰转移 ........................................................................................ 52 图3.42 某底层框架梁端加腋 ............................................................................................ 53 图3.43 加腋后柱端塑性铰转移 ........................................................................................ 53 图3.44 梁的支托的配筋图 ................................................................................................ 55 图3.45 加腋柱受力弯矩图 ................................................................................................ 56 图3.46 加腋柱计算简图 .................................................................................................... 56
表 格 清 单
表2.1 模型基本设计依据 .............................................................................................. 24 表2.2 框架构件材料及尺寸 .......................................................................................... 24 表2.3 楼梯构件尺寸（mm）........................................................................................ 24 表2.4 构件的钢筋材料................................................................................................... 24 表2.5 各部位荷载（kN/m2） ....................................................................................... 24 表2.6 楼梯是否参与整体计算对结构整体的影响 ................................................... 27 表2.7 楼梯平面布置对框架结构的影响 .................................................................... 28 表2.8 不同地震烈度下首层楼梯梯段板施工缝处最大拉应力 ............................. 30 表2.9 比较了不同地震烈度下首层梯柱的各项内力 .............................................. 31 表2.10 不同地震烈度下首层楼梯梯梁剪力和扭矩................................................. 31 表2.11 8度多遇性能点时各层顶点位移和层间位移角 .......................................... 36 表2.12 8度罕遇性能点时各层顶点位移和层间位移角 .......................................... 37
第一章 绪 论
1.1 选题背景及意义
地震是一种突发性的、破坏惨重的自然灾害，严重威胁着人类社会的生存和发展。全世界平均每年发生破坏性地震近千次。我国是世界上多地震国家之一。地震分布范围广，抗震设防的国土面积约占全国国土面积的79%；地震频度高、强度大，20世纪以来已发生7级以上地震逾百次；地震震源浅，灾害重，绝大多数地震都是浅源地震，震源深度在30km以内，因而人员伤亡惨重，经济损失巨大[1]。
2008年5月12日14时28分，四川汶川县发生里氏8.0级地震，是新中国成立以来破坏性最强、波及范围最广的一次地震，地震的强度、烈度都超过了1976年的唐山大地震。震中位于汶川县映秀镇（纬度31.0°N、经度103.4°E），震源深度14km。直接严重受灾地区达10万km2，包括震中50km范围内的县城和200km范围内的大中城市。截至6月24日，地震已造成69185人遇难，18467人失踪，374170人受伤，4624万人受灾[1]~ [2]。
汶川地震房屋震害是对20世纪70年代以来我国结构抗震设计方法的一次整体检验。在震害调查中发现多所具有典型震害的建筑物，以及规范考虑不周的地方。通过对震害分析研究，对于进一步改进和完善我国建筑抗震设计方法，具有较强的理论意义和工程价值。
汶川地震发生后，合肥工业大学赴川震害调查专家组在导师柳炳康的带领下，5月下旬前往德阳、绵竹、什邡、都江堰等重灾区（8度～10度区）进行房屋抗震鉴定，开展房屋震害调查，前后历时10天，获取了大量的现场震害资料。汶川大地震的震害调查显示，不同类型的建筑都发生了不同程度的破坏，这些震害中出现了一些以往并未被大家重视的现象和问题，如框架结构楼梯的破坏、底层框架砖房的薄弱层转移，梁柱加腋处的破坏等，汶川地震发生以后，已有许多专家学者开始关注这些问题，并对震害现象给予合理的分析。
汶川地震后，震中周边城镇房屋大量受损，震害调查表明，重灾区特别是极震区钢筋混凝土框架结构的房屋遭受到了不同程度的破坏。框架结构在这次地震中表现出一些新的特殊震害：无论是在低烈度区还是高烈度区，楼梯破坏均非常严重，主要现象为梯板折断、梯梁扭断、对支撑柱的短柱效应等。这是一种值得被关注的破坏现象。在罕遇地震中建筑物应能够保证“大震不倒”，这是对建筑物内人员生命安全的保障，其意义在于保证建筑物发生破坏后人员有机会逃离建筑物而获救。但是，即使建筑物能够“大震不倒”，逃生通道却严重损坏，人员也无法即使脱离险境。因此，在保证“大震不倒”的前提下，逃生通道畅通的重要性应适当提高，有必要对楼梯间特别是休息平台与梯板的抗震设计开展专门的研究，提高楼梯作为逃生通道的功能要求。
在我国现行设计中，不同结构体系，如砌体结构、框架结构或剪力墙结构
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