四梯柱楼梯的抗震性能研究

摘要

近年来的地震灾害中，楼梯破坏较为严重，尤其是框架结构中的楼梯。我国关于楼梯结构抗震性能的研究起步较晚，从汶川地震后才开始重视楼梯的抗震性能。目前，楼梯的抗震性能及其对主体结构抗震性能影响的研究仍然不够完善，特别是四梯柱楼梯的研究还很少，因此本文对四梯柱楼梯的抗震性能进行研究。
　　对框架结构中楼梯的震害进行了简要分析，并对带滑支楼梯框架结构抗震性能的研究成果进行了总结和分析，讨论不同结构形式的楼梯对主体框架结构抗震性能的影响。
　　以单层钢筋混凝土板式四梯柱楼梯为研究对象，并与纯框架结构进行对比分析，研究其抗震性能。四梯柱楼梯包括滑动楼梯和整体现浇楼梯两类，滑动楼梯在休息平台板与梯梁间设置滑动层。通过有限元软件ANSYS建立了四梯柱楼梯的实体模型，对其在水平和竖向荷载作用下的力学性能进行研究，给出了四梯柱楼梯的裂缝发展规律、破坏形态、变形特征、荷载位移曲线和极限承载力。研究了设置滑动支座对四梯柱楼梯抗震性能的影响，滑动支座能断开梯段板与休息平台之间的传力路径，在地震作用时不传递水平荷载，其破坏机制与纯框架结构相似，楼梯的梯段板、平台板等构件基本没有开裂，保护楼梯构件免受破坏。研究了纵向梯梁对四梯柱整体现浇楼梯抗震性能的影响，相对于无纵向梯梁的四梯柱整体现浇楼梯，其承载力和抗侧刚度等都较大。研究了与梯段板相连梯梁尺寸对四梯柱整体现浇楼梯抗震性能的影响，梯梁尺寸大小对抗震性能影响不大。
　　通过有限元软件ANSYS建立了带四梯柱楼梯的框架结构模型，对其进行了模态分析，研究楼梯对主体结构动力特性的影响。整体现浇楼梯对框架结构的动力特性有较大影响，与纯框架结构相比，考虑楼梯会改变主体结构沿梯段板方向的抗侧刚度，影响结构的自振周期和振型。
　　最后给出了楼梯抗震设计的建议。

目录

声明

1 绪论

1.1 概述

1.2 研究的背景及意义

1.3 楼梯研究现状

1.4 抗震楼梯研究现状

1.5 课题研究内容和目的

1.6 本章小结

2 地震作用下四梯柱楼梯构件的受力分析

2.1 楼梯结构地震反应分析方法

2.2 楼梯结构的受力分析

3 有限元分析基本理论

3.1 通用有限元分析软件ANSYS简介

3.2 材料的本构关系

4 四梯柱楼梯间有限元分析

4.1 四梯柱楼梯间有限元模型

4.2 LT-1和LT-2有限元计算结果分析与对比

4.3 LT-1和LT-3有限元计算结果分析与对比

4.4 LT-4和LT-5有限元计算结果分析与对比

4.5 滑动楼梯与纯框架结构有限元计算结果分析与对比

4.6 带四梯柱楼梯框架结构的模态分析

4.7 本章小结

5 楼梯抗震性能的设计建议

5.1 普通钢筋混凝土楼梯抗震性能的设计建议

5.2 带有滑动支座的钢筋混凝土楼梯抗震性能的设计建议

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文