樓梯與框架相互作用的抗震性能影響研究.pdf

1、2008年發(fā)生在中國(guó)汶川的地震災(zāi)害表明，樓梯是建筑物的豎向交通通道，是在地震中撤離人員的唯一途徑，但是它在此次地震中的作用并不明顯，甚至是最先被損害的部位，因此阻斷人們逃生的通道。在這次地震之后，一些學(xué)者對(duì)樓梯開(kāi)展了一系列研究，提出建議及一些可行性方案。在此背景下，本文展開(kāi)對(duì)樓梯與框架相互作用的抗震性能影響研究，使用結(jié)構(gòu)分析軟件SAP2000建立模型，分析樓梯對(duì)框架動(dòng)態(tài)特性的影響，對(duì)比考慮樓梯和不考慮樓梯兩種不同的模型，并建立梯梁斷開(kāi)和

2、樓梯梯柱的模型進(jìn)行模態(tài)分析、反應(yīng)譜分析。本文主要工作任務(wù)如下：
　?。?）描述和總結(jié)地震破壞中樓梯的破壞形式以及國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀；
　　（2）在SAP2000中分別建立有、無(wú)樓梯框架結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的模態(tài)、反應(yīng)譜分析，得到兩個(gè)模型基底剪力、層間位移等，對(duì)比分析有、無(wú)樓梯結(jié)構(gòu)模型對(duì)整體結(jié)構(gòu)抗震性能影響，使用結(jié)構(gòu)分析軟件SAP2000分別對(duì)考慮樓梯和不考慮樓梯的結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜動(dòng)力分析；
　　（3）利用SAP2000建立樓梯與

3、主體框架結(jié)構(gòu)分開(kāi)的梯柱斷開(kāi)模型和梯段板在平臺(tái)梁處設(shè)滑動(dòng)支座的梯段板斷開(kāi)模型，將上述兩個(gè)模型與有樓梯結(jié)構(gòu)模型的反應(yīng)譜分析相比較，觀察樓梯結(jié)構(gòu)形式改變對(duì)減少整體的不利影響是否有效，考慮如何降低樓梯對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響，并進(jìn)行研究提出解決方案；
　?。?）通過(guò)對(duì)進(jìn)行的在實(shí)際地震波作用下的彈性時(shí)程分析,對(duì)比四種結(jié)構(gòu)模型：分別為無(wú)樓梯、有樓梯、梯柱斷開(kāi)型、梯段板斷開(kāi)型，通過(guò)得出的模型基底剪力、層間位移角等參數(shù)，研究對(duì)比各模型在實(shí)際地震波作用下與

4、反應(yīng)譜方法分析得到的內(nèi)力及變形差異。對(duì)上述模型進(jìn)行時(shí)程分析和反應(yīng)譜分析，并比較時(shí)程分析和反應(yīng)譜分析之間的差異；（5）通過(guò)分析SAP2000中有樓梯結(jié)構(gòu)模型的樓梯構(gòu)件的受力情況，總結(jié)樓梯構(gòu)件在地震作用下的受力特點(diǎn)以便給出減小樓梯對(duì)整體結(jié)構(gòu)不利影響的方案。根據(jù)不同模型對(duì)比分析得出相關(guān)結(jié)論，在樓梯設(shè)計(jì)方面提出一些建議作為參考。
　　主要結(jié)論如下：
　?。?）通過(guò)本文的分析可見(jiàn)，樓梯對(duì)框架結(jié)構(gòu)的周期、振型、基底剪力均有不可忽視的較大

5、影響；
　?。?）在地震作用下，樓梯對(duì)框架結(jié)構(gòu)整體剛度的影響在Y方向即順梯段板方向明顯要大于對(duì)X方向及垂直于梯段板方向的剛度影響；
　　（3）在地震力作用下，樓梯構(gòu)件與整體結(jié)構(gòu)之間發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用，樓梯的破壞也與整體結(jié)構(gòu)關(guān)系密切，傳統(tǒng)的樓梯設(shè)計(jì)方法很不可靠，有待改進(jìn)；
　　（4）對(duì)樓梯構(gòu)件采取改進(jìn)措施，即將梯段板和主體結(jié)構(gòu)分開(kāi)，將梯柱與主體結(jié)構(gòu)分開(kāi)對(duì)減小樓梯對(duì)整體結(jié)構(gòu)的不利影響有一定作用；
　　（5）梯柱斷開(kāi)結(jié)

6、構(gòu)的基底剪力大于梯段板斷開(kāi)結(jié)構(gòu)的基底剪力；
　?。?）梯柱斷開(kāi)結(jié)構(gòu)對(duì)整體剛度的增大有較明顯的效果，而梯段板斷開(kāi)結(jié)構(gòu)則對(duì)整體剛度則影響效果較小。
　　對(duì)樓梯設(shè)計(jì)的建議：
　?。?）通過(guò)對(duì)樓梯構(gòu)件的內(nèi)力分析可知，在水平地震作用下，梯段板的軸力和剪力較大，在進(jìn)行梯段板設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)沿縱向進(jìn)行雙層通長(zhǎng)配筋，形成雙層雙向鋼筋配置；
　?。?）梯柱的實(shí)質(zhì)是短柱，而短柱的剛度大，在水平地震作用下，較其它正常柱吸收更大的水平力，引致該