樓梯與框架相互作用的抗震性能影響研究.pdf

1、2008年發(fā)生在中國汶川的地震災害表明，樓梯是建筑物的豎向交通通道，是在地震中撤離人員的唯一途徑，但是它在此次地震中的作用并不明顯，甚至是最先被損害的部位，因此阻斷人們逃生的通道。在這次地震之后，一些學者對樓梯開展了一系列研究，提出建議及一些可行性方案。在此背景下，本文展開對樓梯與框架相互作用的抗震性能影響研究，使用結構分析軟件SAP2000建立模型，分析樓梯對框架動態(tài)特性的影響，對比考慮樓梯和不考慮樓梯兩種不同的模型，并建立梯梁斷開和

2、樓梯梯柱的模型進行模態(tài)分析、反應譜分析。本文主要工作任務如下：
　　（1）描述和總結地震破壞中樓梯的破壞形式以及國內外的研究現狀；
　　（2）在SAP2000中分別建立有、無樓梯框架結構模型，進行結構的模態(tài)、反應譜分析，得到兩個模型基底剪力、層間位移等，對比分析有、無樓梯結構模型對整體結構抗震性能影響，使用結構分析軟件SAP2000分別對考慮樓梯和不考慮樓梯的結構進行靜動力分析；
　?。?）利用SAP2000建立樓梯與

3、主體框架結構分開的梯柱斷開模型和梯段板在平臺梁處設滑動支座的梯段板斷開模型，將上述兩個模型與有樓梯結構模型的反應譜分析相比較，觀察樓梯結構形式改變對減少整體的不利影響是否有效，考慮如何降低樓梯對結構的不利影響，并進行研究提出解決方案；
　?。?）通過對進行的在實際地震波作用下的彈性時程分析,對比四種結構模型：分別為無樓梯、有樓梯、梯柱斷開型、梯段板斷開型，通過得出的模型基底剪力、層間位移角等參數，研究對比各模型在實際地震波作用下與

4、反應譜方法分析得到的內力及變形差異。對上述模型進行時程分析和反應譜分析，并比較時程分析和反應譜分析之間的差異；（5）通過分析SAP2000中有樓梯結構模型的樓梯構件的受力情況，總結樓梯構件在地震作用下的受力特點以便給出減小樓梯對整體結構不利影響的方案。根據不同模型對比分析得出相關結論，在樓梯設計方面提出一些建議作為參考。
　　主要結論如下：
　　（1）通過本文的分析可見，樓梯對框架結構的周期、振型、基底剪力均有不可忽視的較大

5、影響；
　?。?）在地震作用下，樓梯對框架結構整體剛度的影響在Y方向即順梯段板方向明顯要大于對X方向及垂直于梯段板方向的剛度影響；
　?。?）在地震力作用下，樓梯構件與整體結構之間發(fā)生強烈的相互作用，樓梯的破壞也與整體結構關系密切，傳統(tǒng)的樓梯設計方法很不可靠，有待改進；
　?。?）對樓梯構件采取改進措施，即將梯段板和主體結構分開，將梯柱與主體結構分開對減小樓梯對整體結構的不利影響有一定作用；
　?。?）梯柱斷開結

6、構的基底剪力大于梯段板斷開結構的基底剪力；
　?。?）梯柱斷開結構對整體剛度的增大有較明顯的效果，而梯段板斷開結構則對整體剛度則影響效果較小。
　　對樓梯設計的建議：
　?。?）通過對樓梯構件的內力分析可知，在水平地震作用下，梯段板的軸力和剪力較大，在進行梯段板設計時應沿縱向進行雙層通長配筋，形成雙層雙向鋼筋配置；
　?。?）梯柱的實質是短柱，而短柱的剛度大，在水平地震作用下，較其它正常柱吸收更大的水平力，引致該