框架结构平行双跑板式楼梯等效静力设计法及新型半刚性节点抗震性能研究

摘要

在08年汶川地震中，框架结构体系房屋表现出了良好的抗震性能，但是在主体破坏较轻的各类结构体系中，框架结构中楼梯的破坏最为严重，主要因为楼梯梯板的斜撑效应导致楼梯间局部刚度增大，吸收了大量的地震力使楼梯间充当了第一道抗震防线而先于主体结构破坏。而目前楼梯构件的设计常没有考虑参与整体结构的计算，也没有考虑地震作用。事实证明，这种楼梯构件的设计计算方法是偏于不安全的。
　　 基于上述原因，本文设计了一个简单规则的多层框架结构模型，运用国际通用的结构分析软件SAP2000对平行双跑板式楼梯参与整体结构抗震计算的模型进行反应谱分析和弹性时程分析，根据其真实的受力进行配筋计算，并与传统手算方法和结构小软件（以理正结构软件为例）计算结果进行对比，总结出楼梯构件在不同抗震设防烈度下在目前算法基础之上的配筋放大系数，提出等效静力设计法。同时分析结果表明在高抗震设防地区楼梯构件所需的配筋量过大而导致无法配筋，为了解决此问题，提出了新型半刚性节点的构造措施，减弱梯梁与梯板之间的连接约束，采用类似于抗剪螺栓的节点处理方法，并通过有限元分析结果验证了该处理方法使楼梯构件的内力和配筋得到了不同程度的降低，取得良好效果，具有一定的可行性。
　　 运用SAP2000进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析，通过塑性铰出现的先后顺序简单探讨结构的变形规律和屈服机制，对比全刚性节点和半刚性节点模型的计算结果表明，后者提高了结构后期的抗震和耗能能力，使楼梯间退居第二道抗震防线而保护了其安全通道的作用，且楼梯构件在大震作用下的内力峰值也降低很多。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 楼梯构件设计现状

1．3 国内抗震设计现状

1．4 本文的研究内容及意义

第二章 抗震分析理论及模型介绍

2．1 结构选型

2．2 SAP2000在模型中的应用

2．2．1 模态分析

2．2．2 反应谱分析

2．2．3 动力时程分析与塑性铰

2．3 SAP2000有限元模型的建立

2．4 地震时程的选择

2．5 阻尼的设置

2．6 验证SAP2000计算结果的正确性

2．6．1 SAP2000壳单元计算结果与手算内力结果的对比验证

2．6．2 SAP2000时程分析结果与振动台试验数据对比验证

第三章 楼梯构件的等效静力设计法及结构的抗震性能分析

3．1 概述

3．2 结构在多遇地震作用下的弹性承载力和变形分析

3．3 楼梯构件弹性时程受力分析及等效静力设计法

3．3．1 梯板

3．3．2 梯梁

3．3．3 梯柱

3．4 不同影响因素对楼梯构件受力的影响

3．4．1 楼梯间位置

3．4．2 楼梯间宽度

3．4．3 梯段斜板的倾斜角度

3．4．4 结构楼层数

3．5 结构在罕遇地震作用下的弹塑性时程分析

3．5．1 结构在罕遇地震作用下的变形验算

3．5．2 结构在罕遇地震作用下的屈服机制

3．5．3 大震作用下楼梯构件的受力情况

第四章 新型半刚性节点的抗震性能研究

4．1 新型抗震节点连接构造的提出

4．2 半刚性抗震节点模型在小震作用下的弹性分析

4．2．1 设置新型抗震连接节点后对整体结构受力及变形的影响

4．2．2 设置新型抗震连接节点后对梯板的受力影响

4．2．3 设置新型抗震连接节点后对梯梁的受力影响

4．2．4 设置新型抗震连接节点后对梯柱的受力影响

4．3 半刚性抗震节点模型在大震作用下的弹塑性分析

4．3．1 设置新型抗震连接节点后对整体结构受力及变形的影响

4．2．2 设置新型抗震连接节点后对楼梯构件的受力影响

第五章 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 研究展望

参考文献

致谢

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