预制混凝土楼梯对框架结构的抗震性能影响分析

摘要

推行建筑工业化，提倡装配式建筑可以极大地减少资源浪费，促进绿色环保，实现可持续发展。在全球气候变暖，资源枯竭和环境破坏的大前提下，建筑工业化的发展，对于消费者、建筑企业、以及整个行业都是重要的低碳行动和举措。2016年发布的《重庆市建设领域禁止、限制使用落后技术通告（第八号）》里规定现浇楼梯工艺不得用于主城区建筑面积8万平方米及以上的钢筋混凝土剪力墙结构高层住宅建筑工程，以装配式混凝土楼梯预制工艺代替。预制楼梯是推动住宅产业化的重要结构构件，而楼梯是结构的重要组成部分，更是发生地震时重要的疏散与逃生通道。但在常规设计中没有考虑楼梯参与整体结构的共同工作，也不对楼梯自身进行相关的抗震设计。目前，有关预制楼梯对框架结构的抗震性能的影响及楼梯自身的抗震性能的研究则是更少，对预制楼梯的相关研究显得十分迫切。
　　本文使用有限元分析软件SAP2000建立了使用预制混凝土楼梯和现浇混凝土楼梯的框架结构有限元分析模型，在反应谱分析中研究了预制楼梯相比于现浇楼梯对框架结构抗震性能的影响及楼梯自身的抗震表现。在 Pushover非线性分析后得到了两个模型的岀铰情况，研究了预制楼梯框架模型在大震下处于弹塑性状态时的屈服性能。在非线性动力分析中，按照抗震规范选取了三条不同的地震波，分别输入两个模型后对其进行分析，比较了两个模型在地震波作用下处于弹塑性阶段时的抗震表现。
　　分析结果表明：相比于使用现浇楼梯的框架结构，使用预制楼梯可以减弱框架结构的抗侧刚度，显著削弱楼梯对框架结构平行于梯板方向的刚度贡献；有效降低框架结构在地震中梯板承受的轴力和剪力，但是会显著增大梯板的弯矩，需要提高预制楼梯梯板的弯矩设计值；可以有效的减小框架结构各层梯梁的剪力，弯矩，扭矩，有效的保护传递楼梯荷载的受力构件和楼梯间的完整性。在Pushover分析后发现使用预制楼梯的框架结构的塑性铰发展明显要比使用现浇楼梯的框架结构缓慢，采用预制楼梯在地震作用下可以在一定程度上延缓框架结构的破坏程度。在非线性动力分析后发现在三条地震波作用下，使用预制楼梯和现浇楼梯的两个模型的最大顶点位移、层间位移角仍然满足规范要求，在7度罕遇地震下仍处于整体稳定状态。

目录

1 绪 论

1.1建筑工业化及预制装配式结构概述

1.2研究现状及水平

1.3研究内容及技术路线

2 结构地震响应分析基本方法的理论基础

2.1模态分析

2.2反应谱分析

2.3 Pushover分析

2.4非线性动力分析

2.5本章小结

3 结构反应谱分析

3.1有限元分析模型的建立确定

3.2模态分析

3.3反应谱分析

3.4本章小结

4 Pushover分析

4.1基底剪力-位移分析

4.2结构性能点分析

4.3出铰情况分析

4.4本章小结

5 非线性动力分析

5.1地震波的选取

5.2弹塑性时程分析

5.3本章小结

6 结论及展望

6.1主要结论

6.2本文展望

致谢

参考文献