楼梯参与空间分析的RC框架结构抗震性能分析

摘要

钢筋混凝土框架结构是目前应用广泛的一种结构形式。在以往传统的结构设计中,对楼梯的设计做了简化。然而,历次大地震的震害显示,楼梯间的破坏程度远比框架主体结构更为严重。楼梯作为重要的逃生通道,却没有发挥出其应有的作用。因此,对楼梯参与空间分析的框架结构抗震性能的分析应引起人们的关注。
　　 基于有限元理论,利用大型通用结构分析和设计软件SAP2000,建立了楼梯参与空间分析的结构模型和传统结构设计模型,进行了模态分析、反应谱分析、静力弹塑性分析和弹塑性时程分析。
　　 (1)借助于中国建筑西南设计研究院等4家设计院提供的18个框架模型,通过模态分析和反应谱分析,分析了楼梯参与空间分析的结构模型与传统结构设计模型结构响应的不同以及楼梯布置在不同平面位置时模型之间结构响应的区别。并通过对比分析总结震害原因,从而与楼梯的实际震害相对应。
　　 (2)通过Pushover分析对比了楼梯参与空间分析框架模型和传统设计模型的结构响应和屈服机制,评价二者的抗震性能。此外,本文还对楼梯偏置对框架结构抗震性能的影响做了分析。结果表明,梯梁、梯柱和楼梯间附近构件在地震中首先屈服并发生破坏,是结构的薄弱部位;楼梯偏置造成的扭转效应对框架结构的影响较大,设计时应对相关薄弱部位予以加强。
　　 (3)通过地震作用下弹塑性时程分析,分析了楼梯参与空间分析对框架结构动力特性的影响以及两种结构模型的屈服机制,并与静力弹塑性分析得到的结果进行对比。结果表明两者的分析结果相互印证。
　　 (4)对楼梯的结构设计给出了建议。

目录

文摘

英文文摘

致谢

论文说明:图表目录

第一章 绪论

1.1 中国近代地震灾害的概述[1-4]

1.2 地震中楼梯的主要破坏类型

1.3 框架结构楼梯设计的现状和传统方法

1.3.1 当前中国规范对框架结构楼梯间的设计规定

1.3.2 楼梯设计的传统方法

1.4 本文的主要内容和章节安排

1.5 国内研究成果

1.6 本文研究的意义

第二章 工程结构地震反应分析的基本方法

2.1 地震动方程的建立和求解

2.1.1 地震动方程的建立

2.1.2 地震动方程的求解

2.2 模态分析法

2.3 振型分解反应谱分析法

2.3.1 振型分解反应谱法的基本理论和方法

2.3.2 振型分解反应谱分析法的优缺点

2.4 Pushover分析法

2.4.1 Pushover分析的基本思路

2.4.2 能力谱法的概述

2.4.3 塑性铰的力-位移曲线

2.5 时程分析法

第三章 楼梯参与空间分析的框架结构计算分析

3.1 结构选型和平面布置

3.2 模型的建立

3.3 模态分析

3.4 反应谱分析

3.4.1 最大层间位移角与扭转位移比的分析比较

3.4.2 层间剪力和基底剪力对比分析

3.4.3 楼梯对与其相连的框架梁柱的影响

3.4.4 楼梯间各结构构件的受力分析

3.5 本章小结

第四章 框架结构的静力弹塑性分析

4.1 模型的建立

4.2 模型的Pushover分析

4.2.1 结构抗震性能点的求取

4.2.2 结构响应的对比分析

4.2.3 结构屈服机制的对比分析

4.2.4 楼梯偏置对框架结构抗震性能的影响

4.2.5 楼梯的存在对框架结构层间位移角的影响

4.2.6 楼梯的存在对框架柱轴力的影响

4.3 本章小结

第五章 框架结构的弹塑性时程分析

5.1 模型的建立

5.2 弹塑性时程分析

5.2.1 顶层位移响

5.2.2 楼层侧移及层间位移角曲线

5.2.3 基底剪力响应

5.2.4 出铰情况

5.3 弹塑性时程分析结果与静力弹塑性分析结果的对比总结

第六章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 设计建议

6.3 展望

参考文献