楼梯对结构抗震的影响及其抗震设计方法的研究

论文摘要

一直以来,人们都认为楼梯是结构的附属部分,在主体结构的计算和设计中不考虑楼梯的斜撑作用,仅将楼梯作为竖向荷载施加到楼梯间周边构件上,对楼梯间进行开洞处理。在地震灾害中发现大量楼梯遭到破坏,有些主体结构完好,而楼梯却损坏严重甚至坍塌了,说明人们需要重新认识楼梯与主体结构的关系。楼梯是结构必不可少的一部分,特别是在灾害来临时,楼梯是人们逃生的主要通道,因此在抗震设计中必须保证楼梯结构的安全。本文首先介绍了现阶段国内外在楼梯方面的研究成果,由于我国刚经历了汶川特大地震,因此对楼梯的研究比较活跃,本文主要对国内的研究成果进行了归纳,为下一步的研究提供参考。本文根据工程实例设计了三种结构形式的算例,对有楼梯和无楼梯的情况进行对比分析。在假设材料弹性的条件下,运用振型分解和反应谱理论,对比分析楼梯对结构整体抗震性能的影响;对框架结构进行了楼梯不同布置位置对结构的影响分析;对框架结构楼梯间构件内力进行了分析;还采用弹性时程分析法对框架结构进行补充研究,使弹性阶段的分析更加完善。研究发现楼梯对框架结构的影响很大,在设计中有很多需要特别注意的地方。其次,在基于材料塑性损伤的条件下对框架结构进行罕遇地震作用下的抗震性能分析,研究了楼梯的斜撑作用对主体结构的影响及楼梯本身的受力情况,分析了楼梯及其周边结构出现混凝土损伤和钢筋塑性变形的部位和程度。最后,总结研究成果,提出考虑楼梯参与结构整体计算的设计建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 本文的研究目的和意义
• 1.2 国内外相关内容的研究现状
• 1.2.1 楼梯对不同结构的影响
• 1.2.2 楼梯的震害现象及破坏原因
• 1.2.3 减轻楼梯破坏的若干对策
• 1.2.4 抗震规范对楼梯设计的规定
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第2章 多遇地震作用下楼梯对结构抗震性能的影响
• 2.1 引言
• 2.2 振型分解反应谱法简介
• 2.2.1 单自由度体系地震作用
• 2.2.2 多自由度体系地震作用
• 2.3 框架结构中楼梯对结构抗震性能的影响
• 2.3.1 分析模型的设计
• 2.3.2 基于反应谱法的结构抗震性能分析
• 2.3.3 基于弹性时程法的结构抗震性能分析
• 2.4 框架-核心筒结构中楼梯对结构抗震性能的影响
• 2.4.1 分析模型的设计
• 2.4.2 基于反应谱法的结构抗震性能分析
• 2.5 剪力墙结构中楼梯对结构抗震性能的影响
• 2.5.1 分析模型的设计
• 2.5.2 基于反应谱法的结构抗震性能分析
• 2.6 本章总结
• 第3章 罕遇地震作用下楼梯对结构抗震性能的影响
• 3.1 引言
• 3.2 ABAQUS 模型的建立
• 3.2.1 单位制
• 3.2.2 模型单元选取
• 3.2.3 稳定增量步长的设定
• 3.2.4 配筋的模拟方法
• 3.2.5 材料定义
• 3.2.6 阻尼的确定
• 3.2.7 模型验证
• 3.3 地震参数设定
• 3.4 计算结果分析
• 3.4.1 基底剪力和顶层位移分析
• 3.4.2 层间位移角分析
• 3.4.3 损伤和应力分析
• 3.5 本章总结
• 结论
• 参考文献
• 致谢