钢楼梯对钢框架结构抗震性能影响研究

摘要

地震发生时，房屋在强震下开裂甚至倒塌，楼梯变成人们逃生的重要结构，其抗震防灾能力应强于主体部分。目前，已有较多有关混凝土楼梯方面的研究，而且在设计软件中，混凝土结构可以直接带入楼梯进行整体分析设计。对钢框架结构，其研究却寥寥无几，并且对钢结构楼梯设计仍使用传统设计方法。建筑结构中的钢楼梯的构造与混凝土楼梯大不相同，并且钢框架结构应用十分广泛。因此有必要进行系统分析。
　　根据实际工程选取结构特点不同的住宅、厂房和办公楼三个钢框架结构，利用有限元软件Midas Gen，分别建立住宅、厂房和办公楼的有无楼梯六个模型。
　　首先，对六个模型分别进行多遇地震下的反应谱分析，对比分析有无楼梯的模型之间的周期、振型、层间位移角、基底剪力，得出计入楼梯减小结构在地震作用下的变形。
　　其次，对比分析有无楼梯模型对结构构件的内力、应力比等的差别。得出计入楼梯模型对楼梯间梁的抗震有利，对楼梯间柱的抗震不利，对远离楼梯构件影响很小。
　　最后，模型在罕遇地震作用下，分别采用静力弹塑性分析方法和时程分析方法，分析结构屈服和破坏机制。得出与楼梯有直接联系的框架梁柱破坏早于其他部位，且塑性铰集中在这些部位出现。

目录

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 钢楼梯的形式和应用

1．2．1 钢楼梯的形式

1．2．2 钢结构的应用

1．3 抗震规范对楼梯设计的规定

1．4 国内外研究现状

1．4．1 国内研究现状

1．4．2 国外研究现状

1．5 地震作用下结构的分析方法及软件简介

1．5．1 地震作用下结构的分析方法

1．5．2 MIDAS GEN简介

1．6 论文研究主要工作

2 钢楼梯对住宅类建筑抗震性能的影响

2．1 工程概况

2．2 模型建立

2．3 基于反应谱法的多遇地震响应分析

2．3．1 模态分析

2．3．2 反应谱分析

2．3．3 结构构件的分析

2．4 基于pushover分析法的罕遇地震响应分析

2．4．1 模型定义

2．4．2 结构静力弹塑性分析

2．5 基于时程分析法的罕遇地震响应分析

2．5．1 模型定义

2．5．2 住宅体系非线性动力时程分析

2．6 时程分析与Pushover分析结果对比

2．6．1 基底剪力对比分析

2．6．2 最大层间位移角对比分析

2．7 本章小结

3 钢楼梯对厂房类建筑的抗震性能影响

3．1 工程概况

3．2 模型建立

3．3 基于反应谱法的多遇地震响应分析

3．3．1 模态分析

3．3．2 反应谱分析

3．3．3 结构构件的分析

3．4 基于pushover分析法的罕遇地震响应分析

3．4．1 模型定义

3．4．2 结构静力弹塑性分析

3．5 基于时程分析法的罕遇地震响应分析

3．5．1 模型定义

3．5．2 厂房体系非线性动力时程分析

3．6 时程分析与Pushover分析结果对比

3．6．1 基底剪力对比分析

3．6．2 最大层间位移角对比分析

3．7 本章小结

4 钢楼梯对办公类建筑的抗震性能影响

4．1 工程概况

4．2 模型建立

4．3 基于反应谱法的多遇地震响应分析

4．3．1 模态分析

4．3．2 反应谱分析

4．3．3 结构构件的分析

4．4 基于pushover分析法的罕遇地震响应分析

4．4．1 模型定义

4．4．2 结构静力弹塑性分析

4．5 基于时程分析法的罕遇地震响应分析

4．5．1 模型定义

4．5．2 办公楼体系非线性动力时程分析

4．6 时程分析与Pushover分析结果对比

4．6．1 基底剪力对比分析

4．6．2 最大层间位移角对比分析

4．7 本章小结

5 结论和展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果