地震作用下预制楼梯与框架结构相互作用分析

摘要

为研究地震作用下预制混凝土楼梯对框架结构的影响，本文采用PKPM软件设计了无楼梯、现浇整体式楼梯和预制分离式楼梯三种框架结构模型，采用SAP2000软件对三种模型进行模态分析和反应谱分析，得到了无楼梯影响、现浇整体式楼梯和预制分离式楼梯对其相邻构件及框架结构主体的影响，分析了水平地震力作用下楼梯构件的内力。主要研究内容、结论及建议如下：
　　（1）楼梯与框架结构相互作用分析。
　　通过对三个模型进行模态分析与反应谱分析，得到了各结构模型的自振周期、振型以及在水平地震作用下的位移、基底剪力等信息，结果表明：结构振型保持不变，但是自振周期发生明显改变；现浇整体式楼梯使结构抗侧刚度显著增加，水平位移减小，基底剪力增大；预制分离式楼梯相对于现浇整体式楼梯对结构主体刚度的贡献明显减弱。
　　（2）楼梯对其相邻构件的影响。
　　通过对框架结构中楼梯间相邻构件在水平地震力作用下的受力分析可知：楼梯对相邻框架柱内力影响较为明显，在底层处相差最大，幅度达30％以上；预制分离式楼梯框架结构楼梯间相邻构件内力明显小于现浇整体式楼梯框架结构。
　　（3）水平地震力作用下楼梯的内力分布特点。
　　通过梯段板、梯柱及平台梁在水平地震力作用下的受力分析可知：梯柱的轴力和剪力变化不大，弯矩在柱的端部明显变大；梯梁的弯矩和剪力集中于跨中和支座位置，同时具有较大轴力，剪力对平台梁的破坏作用更为突出；梯段板受力非常复杂，平台板、梯板的四个角点附近有非常明显的应力集中，其内力值超过混凝土的抗拉强度，会使混凝土构件发生破坏。
　　（4）结论及建议：现浇整体式楼梯能明显提高框架结构的刚度，改变框架结构部分构件的受力性能，所以结构设计时要考虑楼梯的影响；预制分离式楼梯比现浇整体式楼梯有更加合理的受力性能，对框架结构的影响相对要小。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 现行框架结构楼梯设计方法

1.3 楼梯震害现象和原因分析

1.4楼梯抗震性能研究现状

1.5论文研究主要内容

2 抗震设计理论及规范规定

2.1 结构抗震理论

2.2现行规范关于楼梯间设计的规定

2.3本章小结

3 结构设计及模型建立

3.1 概述

3.1 PKPM结构模型建立

3.2 模型参数

3.4 本章小结

4 楼梯与框架结构相互作用分析

4.1模态分析

4.2反应谱分析

4.3 本章小结

5 楼梯对相邻构件的影响分析

5.1 整体结构内力分布

5.2 相邻框架柱

5.3 相邻框架梁

5.4本章小结

6 地震作用下楼梯构件内力分析

6.1 传统楼梯设计方法计算

6.2 梯柱受力分析

6.3 平台梁受力分析

6.4 梯段板和平台板受力分析

6.5 本章小结

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果

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