等整体设计计算时，都对楼梯进行了简化处理，整体结构进行内力计算和配筋时，仅将楼梯处楼板开洞，将楼梯的竖向荷载传递到框架梁、柱或墙上，并未将楼梯的构件作为结构的一部分参与整体计算，而楼梯只孤立地进行构件计算和配筋，完全没有考虑参与主体的抗震作用。这一现象值得深入分析研究。
底层框架砖房结构是指底部一层或两层由钢筋混凝土框架-抗震墙承重，上部由多层砖墙承重的结构，常用于中、小城镇临街的住宅、旅馆、办公楼等建筑。这些建筑由于规划上的要求往往在底部设置商铺，房屋底层因使用上需要较大空间而采用钢筋混凝土框架-抗震墙结构，房屋上部因使用上需要较多隔断，纵横墙体较多，故利用砖墙承重。在地震作用下，底层框架是柔性结构，虽然可以使房屋周期变长，地震作用减小，底层柱子屈服后限制地震作用上传，一定程度上减轻上部结构震害。但柔性底层的破坏十分严重，这将危及整栋房屋的安全，上部结构破坏再轻也是没有意义的。
汶川大地震中震害表明一些底层框架砖房由于底层抗震墙设置过多，抗侧刚度过大，出现了薄弱层转移至二层砖房，导致二层破坏严重甚至整层叠合塌落的现象。我国现行《建筑结构抗震规范》[5]规定，侧移刚度比K2/K1在8度时不应大于2.0，在7度时不宜大于2.0，当设有钢筋混凝土抗震墙时可适当放宽，但不应大于2.5，当仅设嵌砌于框架的实心砖和混凝土小型砌块墙时不应大于2.0；6度时也不应大于2.5。同时均不应小于等于1.0。
此外，由于底框结构托墙梁要承受上部砌体重量以及每层楼面传来的荷载，故梁高较大，设计人员常在入口处柱端竖向加腋，形成梁的支托，可降低梁高，获得较大净空。而许多底框建筑底层柱端加腋后塑性铰不再出现在柱顶，加腋后塑性铰转移至腋下加密区以外的区段，这一现象值得我们关注以对该类型柱的抗震构造措施加以改进。
1.2本文主要研究的内容 1.2.1框架楼梯震害分析
有关楼梯对框架结构抗震性能的影响，已引起许多专家学者和工程技术人员的关注。事实上表明，楼梯对框架结构的影响，不仅关系到结构的抗震设计，也关系到建筑的安全性能和经济性。为了正确的分析和有效的控制这些因素，首先就要针对传统计算分析模型，即不输入楼梯构件进行抗震计算的模型，以及输入楼梯构件考虑其参与空间分析的模型对其进行对比分析，再与地震中出现的典型震害相对照，分析震害产生的原因；其次就是总结其分析数据，提出相关施工措施和设计建议，以便与结构的抗震设计相适应，并易于在规范的规定下进行操作。
基于以上思考，本文以某钢筋混凝土框架结构办公楼及其中的钢筋混凝土板式双跑楼梯为研究对象。该办公楼5层，平面布置规则，便于分析计算。本
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文从以下几方面进行分析研究：
（1）依据汶川地震中的现场震害调查的照片，归纳震害类型，分析总结震害产生的原因；
（2）用PKPM软件建立办公楼模型，计算得到截面尺寸、配筋数据。 （3）按照相关数据在有限元分析软件中建立两种模型，即不输入楼梯构件进行抗震计算的模型以及输入楼梯构件考虑其参与空间分析的模型，比较各个模型的自振周期、顶点最大水平位移、底层地震剪力、底层刚度等参数，总结楼梯结构对框架结构整体影响。结合震害发生的部位，对比分析梯楼梯间角柱、段板、梯柱、平台梁的内力情况。此外，还以模型中楼梯平面布置位置的变动对比分析楼梯平面布置对框架整体的影响。
（4）静力弹塑性分析，考虑楼梯构件参与空间分析的影响，对比分析两种模型在8度多遇地震和8度罕遇地震作用下的结构反应。
1.2.2底层框架砖房震害分析
汶川地震后，更多人认识到房屋抗震设计至关重要。“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三水准设计思想的实质，是最终保证人的生命安全，在明确这一目标的前提下，采用各种技术措施，保证房屋抗震性能的实现。因此，底层框架砖房薄弱层的震害分析应从理论入手，本文从以下几方面进行分析研究：
（1）依据汶川地震中的现场震害调查照片，总结各构件、各部位的震害现象，分析其产生的原因；
（2）探讨第二层与底层的侧移刚度比取值的合理范围，应使地震时底层既有充分弹塑性变形，上部砖房破坏亦不重，此时层间极限剪力系数分布比较均匀，有利于结构整体抗震。
（3）根据梁柱加腋后在大震作用下柱塑性铰转移的震害现象，分析了梁柱加腋在结构的作用、框架梁柱加腋的构造措施，以及加腋引起柱塑性铰转移的条件和影响因素。
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第二章 框架结构楼梯震害及有限元分析
2.1 概述
2.1.1 楼梯的结构组成及分类
楼梯作为建筑物中主要的垂直交通设施之一，具有通行和疏散的功能，通常楼梯主要由梯段板、平台板、平台梁、梯梁、梯柱组成，框架结构中双跑板式楼梯结构平面布置见示意图2.1。
平台梁1 斜板 楼层板 梯柱1 平台梁2 平台梁3 梯柱2 框架梁 框架（楼层）梁 H（层高） H2 楼层梁 斜板 框架柱 H1 平台梁2 梯柱1 基础梁 楼梯基础 框架（楼板）梁 平台板跨度 平台梁3 框架柱 平台梁1 平台梁2 框架柱或梯柱2 框架柱 梯柱2 柱距 柱距 楼层梁 梯柱1 柱距 图2.1 双跑板式楼梯结构平面布置示意图 按钢筋混凝土楼梯的施工方法不同，又可分为现浇式（又称整体式）楼梯和预制装配式楼梯两种。现浇整体式钢筋混凝土楼梯能充分发挥钢筋的可塑性，结构整体性好，适用于各种形式的楼梯。现浇式钢筋混凝土楼梯又有板式、梁板式和扭板式。现浇板式钢筋混凝土楼梯是最常用的楼梯形式，梯段板承受该梯段的全部荷载，并将荷载传至两端的平台梁上。梁板式楼梯的梯段荷载由踏步板承受，并传给楼梯斜梁，再由斜梁传至两端的平台梁上。扭板式楼梯多用
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于弧形楼梯，由于板跨大，受力复杂，结构设计和施工难度较大，钢筋和混凝土用量也较大。[3]
2.1.2 板式楼梯的传力途径
在框架结构中，板式楼梯各部分传力途径一般如图2.2所示。
楼层梁 踏步荷载 斜板 平台梁1 框架柱 平台梁短柱1 框架（或楼层或基础）梁 楼梯基础或基础梁 平台梁1 平台梁短柱1 框架柱 平台荷载 平台梁2 平台梁短柱 框架梁 框架（或楼层或基础）梁
图2.2 板式楼梯各部分传力途径
框架（或楼层或基础）梁 平台梁短柱1或2 平台梁3 框架柱 现行的楼梯设计只考虑楼梯构件承受竖向荷载，按照上述传力途径计算梯段板、平台板、平台梁、梯梁的内力进行截面设计和配筋计算，没有考虑楼梯构件承受水平地震作用。
2.1.3 楼梯在抗震中的作用
汶川地震中，大量的房屋震害调查结果显示，框架结构、框架剪力墙结构和砖混结构中钢筋混凝土现浇楼梯在地震中均有大量破坏，尤其以框架结构中楼梯破坏最为严重。大量楼梯先于框架主体破坏，这说明原本未经抗震计算的楼梯构件在地震时仍是参与整体框架工作的。实际中，楼梯构件对结构性能有以下影响：
楼梯系统使结构抗侧刚度增大，自振周期减小，从而使作用于整个建筑上的水平地震力增大。同时，增大了结构的不规则性，改变了结构的地震力分布状况。楼梯参与整体结构抗震工作，分担了一部分的水平地震力，充当了抗震防线，使框架所承担的楼层地震力减小。由于楼梯梯段板的斜撑作用，具有较大的侧移刚度，限制了框架的变形，从而减少了整体结构的侧移幅值。
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由于在弹性阶段，楼梯的抗侧刚度大于框架本身的，当地震作用时，前几个较大加速度脉冲释放的能量，由第一道防线构件吸收，达到超过弹性阶段后，楼梯将先于主体破坏，刚度衰减速度快于框架主体，此时框架会逐渐承受更多的地震力，框架才渐渐地变为抗震主力构件。从这一过程可以看出，楼梯构件的斜撑作用充当了第一道防线的主力构件，使框架退居第二道防线，提高了结构的塑性变形能力，增强了结构的耗能能力，增强了整体结构的延性。
但是，从另一方面看，楼梯是建筑的出入口，也是地震时人群疏散的唯一通道。震害调查发现，由于设计和施工问题，造成楼梯间的倒塌破坏，直接伤人和堵塞疏散通道，这不仅会使逃生人员无法撤离建筑物，也使得救援人员无法进入。楼梯成为抗震第一道防线就违背了使楼梯间成为“安全岛”[4]的概念。所以首先必须要保证的整体结构的安全，而整体结构的安全却也不能视楼梯不见，传统的楼梯设计未考虑抗震设计要求，可能造成此处破坏先发生，或者导致支承构件的承载力不足而破坏，进而影响群众逃生或反作用于整体结构，危及整体结构的安全。这也正是此次抗震设计规范修改楼梯设计的基本原因。
2.1.4 现行楼梯设计方法
目前，大多数工程设计者只考虑楼梯部位楼面开洞及竖向荷载的传递，几乎不考虑楼梯对结构抗侧刚度的影响。一般认为楼梯间部位的楼面开洞削弱了层刚度，但梯段板（梁）又增大了层刚度，两者大体上会相互抵消，故在结构抗震设计中，把楼梯梯段作为非抗侧力结构处理。现行框架结构楼梯设计时，仅计入了竖向荷载设计楼梯构件，梯段梁或梯段板按受弯构件进行计算。实际上在水平地震作用下，梯段斜向受力构件与框架主体结构相连，成为压弯或拉弯构件。另外，目前在框架结构整体受力分析时，未将楼梯作为整体结构的一部分，楼梯参与结构整体受力后，将增大结构水平抗侧刚度，改变结构自振周期，同时楼梯处梁、柱等构件分配到的水平剪力也会增大。
《建筑抗震设计规范》[5]（GB50011-2001）规范条文7.1.7条明确规定：多层砌体房屋，楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处。原因在于楼梯间的墙体缺少各层楼板的侧向支撑，有时还因为楼梯踏步削弱楼梯间的墙体，尤其是楼梯间的顶层，墙体有一层半的高度，震害加重，因此，建筑布置时尽量不设置在尽端，或对尽端开间采取特殊措施。
汶川地震后，根据汶川地震震害调查和震害分析，中华人民共和国住房和城乡建设部公告第71号（2008年8月1日）对中国国家标准《建筑抗震设计规范》[5]（GB 50011-2001，下文简称规范）进行了局部修订，建议从计算到构造采取下列综合抗震对策，力求将楼梯间建成突发事件的应急疏散安全通道[6]：
（1）结构整体分析时，在3.6.6条明确规定，“计算模型的建立、必要的简化计算与处理，应符合结构的实际工作状况；计算中应考虑楼梯构件的影响”。
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