钢筋混凝土楼梯抗震性能的试验研究

摘要

在建筑物中，楼梯是联系上下层的重要竖向通道，在遭遇地震灾害时，框架结构中楼梯的破坏情况尤为严重。以前，钢筋混凝土楼梯抗震性能的研究没有得到足够重视，汶川地震后，研究逐步增多，但钢筋混凝土楼梯的抗震性能研究仍不够系统，因此，本文以试验为基础，加持ANSYS分析软件的辅助，对框架结构中钢筋混凝土楼梯的抗震性能进行了研究。
　　本文在充分研究国内、外相关文献的基础上，制定了一套完整的拟静力试验方案。选取框架结构一层楼梯间单元为研究对象，楼梯形式为四梯柱整浇式双跑楼梯，设计并制作了一个楼梯间试件，完成了拟静力试验，通过多级反复推拉荷载的作用，观察楼梯构件在试验过程中的裂缝产生位置及发展情况，分析其破坏特征、极限承载力、变形及耗能能力等。
　　采用ANSYS软件建立了钢筋混凝土楼梯的三维有限元模型，模型包括四梯柱模型、两梯柱模型和纯框架模型，进行了非线性分析，了解钢筋混凝土整浇楼梯的抗震性能及其对框架结构抗震性能的影响。
　　最后，对框架结构中楼梯的震害进行了总结和分析。对传统楼梯的设计缺陷进行了说明，并分析了四梯柱楼梯在抗震中起到的良好作用，四梯柱楼梯对楼梯间框架柱的抗震性能无影响，可优先考虑采用。

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摘 要

Abstract

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Contents

1 绪论

1.1 引言

1.2 课题研究背景及意义

1.2.2 板式楼梯的组成

1.2.3 传统楼梯抗震设计方法

1.2.4 板式楼梯设计方法

1.3 国内外研究综述

1.4 研究目的

1.5 主要研究内容

1.6 本章小结

2 试验概况

2.1 试验目的

本试验在基于普通现浇混凝土板式楼梯的基础上，研究中间平台板与框架柱之间不形成搭接关系的四梯柱楼梯间结

（1）楼梯试件的力学性能，包括其开裂情况、破坏特点分析，模型在弹性阶段与开裂及破坏阶段的地震反应，具

（2）楼梯间破坏的详细过程，对其破坏机制进行剖析；由梯板的受力情况引入其受力特征的理念；

（3）对四梯柱整浇楼梯在地震作用中的性能表现展开研究。

2.2 试件设计

2.2.1 试件模型与尺寸

2.2.2 试件的制作

Fig.2.8 Template building work

2.3 材料力学性能

Fig.2.9 Universal testing machine

Table 2.2 Steel material performance table

Table 2.3 Test section value

Fig.2.10 Position of four staircase staircase str

Fig.2.11 Position of steel bar strain gauge

Fig.2.12 Strain gauge position

Fig.2.13 Unidirectional strain gauge

2.4 加载方案

Fig.2.14 Test loading device

Fig.2.15 Bondwell instrument control room

Fig.2.16 Loading system

Fig.2.17 Loading position

2.5本章小结

3 试验结果及分析

3.1 试验过程与破坏形态

3.1.1 试验过程概况

试验构件的两个梯板均为整浇式，通过两个千斤顶协同分配梁对框架柱进行竖向加载，如图3.5、图3.6所示

3.1.2 构件破坏形态

3.2 滞回曲线

3.3 骨架曲线

3.4 能量耗散

3.5 刚度退化

3.6 本章小结

4 有限元分析基本理论

4.1 通用有限元分析软件ANSYS简介

4.1.1 有限元求解分析法简介

4.1.2 有限元分析过程

4.1.3 ANSYS软件特点简介

4.1.4 混凝土损伤塑性模型理论

4.2 材料的本构关系

4.2.1 混凝土的本构模型

4.2.2 钢筋的本构模型

4.3 本章小结

5 钢筋混凝土楼梯有限元分析

5.1 四梯柱楼梯间有限元模型

5.2 破坏特征分析

5.2.2 破坏过程分析

5.2.2 塑性破坏分析

5.2.3 骨架曲线对比分析

5.2.4 承载力对比分析

5.3 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 期望

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间研究成果

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