钢筋混凝土板式楼梯的抗震性能研究

摘要

楼梯作为建筑物中连接各楼层的垂直交通设施，其安全性的研究显得十分重要。近几年的数次地震中，钢筋混凝土楼梯破坏严重，框架结构中楼梯的破坏尤为严重。汶川地震后，楼梯抗震性能的研究得到重视，并在相关规范中增加了楼梯参与抗震方面的要求，但仍然缺乏系统地研究。因此，本文对框架结构中板式楼梯的抗震性能进行研究。
　　根据国内外的震害调查，对框架结构中楼梯的震害进行了总结和分析。分析了传统楼梯设计的缺陷，介绍了带滑动支座楼梯的原理和做法。
　　采用有限元软件ANSYS建立了6个楼梯间的实体模型，通过在竖向荷载和水平荷载共同作用下的静力分析，研究其裂缝开展规律、应力分布、变形规律和极限承载力等。楼梯间模型分为三类：一是不考虑楼梯构件的纯框架结构；二是带普通板式楼梯的模型；三是带滑支板式楼梯的模型。研究了考虑楼梯对楼梯间抗震性能影响，普通板式楼梯会使楼梯间的抗侧刚度增加，由于楼梯构件承担较大的水平力，楼梯构件在地震时容易先于主体结构破坏；滑支板式楼梯对楼梯间的影响不大，其抗侧刚度、承载力和变形等都与纯框架比较接近。研究了纵向梯梁对楼梯间抗震性能的影响，有纵向梯梁的楼梯结构比无纵向梯梁的刚度大、承载力大。研究了与梯段板相连梯梁的尺寸对楼梯间抗震性能的影响，大梯梁楼梯结构比小梯梁楼梯结构刚度大、承载力大。
　　采用有限元软件ANSYS建立了3个整体框架结构的模型，对其进行了模态分析，楼梯的存在改变了框架结构前两阶振型的出现顺序，说明楼梯对顺梯跑方向的刚度贡献较明显，比较自振频率发现增加纵向梯梁可以提高结构的刚度。
　　最后对普通钢筋混凝土框架楼梯结构和设置滑动支座的钢筋混凝土框架楼梯结构的抗震设计提出了具体建议。

目录

声明

1 绪论

1.1 概述

1.2 研究背景

1.3 楼梯研究现状

1.4 本课题研究的目的和内容

1.5 本章小结

2 楼梯设计要求及存在的问题

2.1 楼梯概况

2.2 楼梯的发展

2.3 滑动支座的分类与应用

2.4 本章小结

3 带板式楼梯框架结构的静力分析

3.1 通用有限元软件ANSYS简介

3.2 有限元模型选择

3.3 模型建立

3.4 模型计算结果分析

3.5 本章小结

4 带板式楼梯框架结构的模态分析

4.1 模态分析概述

4.2 模态提取方法

4.3 模型建立

4.4 模态分析结果对比

4.5 本章小结

5 钢筋混凝土楼梯设计建议

5.1 普通楼梯设计建议

5.2 滑动楼梯设计建议

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间研究成果

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