基于抗震性能化设计的含楼梯钢筋混凝土框架结构研究

论文摘要

在汶川地震之后,混凝土框架结构中楼梯的震害突显出来,传统的楼梯局部结构的设计处理不能满足抗震的需要。抗震规范中明确提出对楼梯局部结构的设计要求,同时在抗震性能化设计要求中提出了楼梯作为“安全岛”的抗震性能化设计建议。本文基于抗震性能化设计要求,对含板式楼梯的混凝土框架结构进行地震作用下的抗震性能分析。利用结构分析软件SAP2000,对基于抗震性能化设计要求而对楼梯进行降低其斜撑作用的不同概念设计,建立五个计算模型进行对比分析。研究在地震作用下,不同降撑概念设计下结构的抗震性能。主要包括整体框架结构的抗震性能对比,楼梯局部结构系统中梯板、休息平台、梯柱梯梁小框架的地震作用受力性能对比。从结构整体的模态分析以及顶点时程位移分析比较,体现出降撑设计从整体上降低刚度以及降低了刚度不均匀程度的作用,从而降低了楼梯不利布置状况下结构在地震作用下的扭转。楼梯局部结构系统由于降撑设计处理的不同,构件体现出了不同的抗震性能特点,没有经过降撑处理的一般板式楼梯,梯段板、梯梁、梯柱受力复杂且数值很大。经过降撑处理的楼梯局部结构性能得到不同程度的改善,并在有关构件中表现出新的受力特点。同时,对于楼梯局部结构系统,通过构件的的受力分析对比,总结出基于层间变形传递协调的概念,可以解释其复杂的抗震作用机制。最后对降撑设计进行整体的对比总结,为含板式楼梯的框架结构设计,给予有价值的参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 抗震性能化设计发展及研究现状
• 1.1.1 抗震性能化设计国内外的发展及研究现状
• 1.2 框架结构中楼梯震害及其设计研究的发展
• 1.2.1 框架结构中楼梯震害
• 1.2.2 国内对于框架结构中考虑楼梯抗震性能的研究及设计发展
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第2章 建模及时程分析
• 2.1 分析模型的建立
• 2.1.1 建模的基本情况
• 2.1.2 楼梯面单元的建模处理
• 2.2 模型D的梯段释放端竖向位移敏感性分析
• 2.3 弹性时程分析
• 2.4 非线性模态时程分析
• 本章小结
• 第3章 含楼梯框架整体抗震性能
• 3.1 模态分析
• 3.2 时程分析
• 3.2.1 地震波的选取
• 3.2.2 顶点位移时程曲线
• 3.2.3 不同地震波输入基底剪力汇总
• 本章小结
• 第4章 楼梯局部结构系统抗震工作性能
• 4.1 梯段整体内力云图
• 4.1.1 壳单元内力约定
• 4.1.2 梯段整体内力云图
• 4.2 平台板内力云图
• 4.3 楼梯梯梁梯柱构件包络内力分布形状及特点
• 4.3.1 梯梁梯柱梁柱局部坐标
• 4.3.2 构件包络内力分布形状
• 4.4 平台梁及梯柱内力数值比较
• 4.4.1 各模型梯梁梯柱内力汇总比较
• 4.4.2 基于不同模型梯梁梯柱构件内力比较
• 4.4.3 楼梯A与楼梯B相同构件内力比较
• 4.4.4 两部楼梯梯柱TZ1与TZ2内力比较
• 4.4.5 与休息平台相连的框架柱内力
• 4.5 楼梯局部结构系统抗震作用机制模型
• 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献