【摘要】：長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)結(jié)構(gòu)工程界對(duì)樓梯間抗震設(shè)計(jì)方法缺乏深入研究,既沒(méi)有考慮樓梯間構(gòu)件抗震性能,也未考慮樓梯間對(duì)整體結(jié)構(gòu)抗震性能影響。震害調(diào)查表明,地震作用下,樓梯間破壞程度遠(yuǎn)比結(jié)構(gòu)其他部位嚴(yán)重,由于樓梯間破壞倒塌,造成逃生通道中斷或堵塞,導(dǎo)致嚴(yán)重后果。為解決上述問(wèn)題,本文提出一種新型樓梯間軟鋼消能支座,通過(guò)在樓梯間設(shè)置軟鋼消能支座弱化梯板的斜撐效應(yīng),減小樓梯間構(gòu)件受力,保護(hù)樓梯間安全,同時(shí)利用軟鋼塑性變形耗散地震能量,為結(jié)構(gòu)提供附加阻尼比,改善結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性,達(dá)到有效減震的目標(biāo)。主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:(1)為保證軟鋼消能支座的耗能效果,通過(guò)理論分析及有限元模擬確定支座耗能芯板的截面形式。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)四個(gè)試件對(duì)耗能芯板及軟鋼消能支座進(jìn)行試驗(yàn)研究,得到其各項(xiàng)力學(xué)性能參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明,軟鋼消能支座力學(xué)性能良好,具有較小的屈服位移及良好的變形能力和耗能能力,能夠滿足樓梯間使用要求。(2)采用ABAQUS有限元分析軟件建立未設(shè)置樓梯、設(shè)置普通現(xiàn)澆樓梯、設(shè)置軟鋼消能支座樓梯三個(gè)模型,分析不同水準(zhǔn)地震作用下樓梯間軟鋼消能結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng),對(duì)比結(jié)構(gòu)自振周期、加速度響應(yīng)、樓層剪力、層間位移角、樓梯間構(gòu)件內(nèi)力等參數(shù)。通過(guò)對(duì)比分析,結(jié)果表明:在地震作用下,樓梯會(huì)增加框架結(jié)構(gòu)整體剛度,同時(shí)也會(huì)放大地震作用效應(yīng);設(shè)置樓梯間軟鋼消能支座后可以顯著弱化樓梯對(duì)結(jié)構(gòu)的影響,使得結(jié)構(gòu)加速度響應(yīng)、層剪力減小;樓梯間梯柱、梯梁、梯板的受力明顯減小;樓梯間設(shè)置軟鋼消能支座減震效果明顯,可顯著提高整體結(jié)構(gòu)及樓梯間在地震作用下的安全。(3)基于樓梯間受力特點(diǎn)及消能減震設(shè)計(jì)思路,提出了樓梯間軟鋼消能支座的設(shè)計(jì)方法及整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程。為樓梯間抗震設(shè)計(jì)提供了一種有效的新途徑和新方法。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU352.1
【圖文】：

提出了更高的要求，迫切需要防震減災(zāi)性能更好的建筑保護(hù)生命安全，減少財(cái)產(chǎn)損失。地震來(lái)臨時(shí)，樓梯間作為人們選擇逃生的唯一通道，其承擔(dān)的人流量會(huì)瞬間達(dá)到峰值。若此時(shí)樓梯結(jié)構(gòu)或構(gòu)件發(fā)生破壞，導(dǎo)致逃生通道中斷或堵塞，會(huì)引發(fā)嚴(yán)重后果。2008年汶川 8.0 級(jí)地震及 2010 年玉樹地震震害調(diào)查表明[1,2,3]，地震作用下，尤其對(duì)于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑，樓梯間的損壞程度往往比結(jié)構(gòu)其它部位嚴(yán)重，樓梯間震害主要表現(xiàn)為:（1）樓梯間支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞倒塌。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中梯柱(短柱)發(fā)生剪切破壞，造成樓梯間柱整體倒塌破壞，見(jiàn)圖 1.1（a）所示;（2）樓梯間梯梁破壞。地震作用下，梯梁是彎、剪、扭共同作用構(gòu)件，梯梁兩端發(fā)生剪扭、剪切破壞，同時(shí)由于梯梁中部應(yīng)力集中，造成梯梁斷開并與梯板脫開，見(jiàn)圖 1.1（b）所示;（3）樓梯間梯段板破壞。地震中，樓梯梯段板通常在跨中、1/4 凈跨處出現(xiàn)明顯水平裂縫，造成梯段板被拉斷，見(jiàn)圖 1.1（c）所示;（4）樓梯間填充墻倒塌。樓梯間兩側(cè)填充墻與框架梁、柱連接不可靠，發(fā)生平面外倒塌而造成樓梯通道堵塞，見(jiàn)圖 1.1（d）所示。這些震害表明傳統(tǒng)的樓梯設(shè)計(jì)方法存在嚴(yán)重缺陷，不能滿足結(jié)構(gòu)抗震要求。

于在梯板、梯梁中間設(shè)置了四氟乙烯板，施工時(shí)梯板。梯梁不能同時(shí)澆筑，延長(zhǎng)施工周期。圖1.2 樓梯間滑動(dòng)支座做法及問(wèn)題1.3 工程結(jié)構(gòu)減震控制概述工程結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)是近年來(lái)地震工程界的重要成果，與傳統(tǒng)抗震體系“硬抗”地震的概念相比，消能減震建筑體系采取以“柔”克“剛”的理念，通過(guò)增加結(jié)構(gòu)阻尼比，調(diào)整結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性，達(dá)到有效減震的目標(biāo)。工程結(jié)構(gòu)消能減震體系，是指在結(jié)構(gòu)某些特定位置，裝設(shè)某種裝置或某種機(jī)構(gòu)，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，減震裝置通過(guò)變形來(lái)吸收地震能量，使得主體結(jié)構(gòu)受到的地震作用顯著減小，避免了主體結(jié)構(gòu)的破壞[13,14,15]。工程結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)主要包括消能減震、隔震減震、質(zhì)量調(diào)諧減震和主動(dòng)控制[16,17,18,19]。其中消能減震技術(shù)，主要是在結(jié)構(gòu)中某些薄弱部位或變形相對(duì)較大的位置安裝消能裝置或者將某些非承重部件設(shè)計(jì)成消能構(gòu)件，通過(guò)消能裝置和消能構(gòu)件大量耗散地震輸入能量

圖 1.3 框架結(jié)構(gòu)設(shè)置屈曲約束支撐 圖 1.4 連梁中部設(shè)置軟鋼阻尼器樓梯間消能減震系統(tǒng)即將這種思想應(yīng)用于結(jié)構(gòu)樓梯間部位，樓梯間部位由于梯段板的單向斜撐效應(yīng)使得其沿梯段板方向剛度增大，在地震作用下樓梯間吸收較多的能量，其變形也較結(jié)構(gòu)其他部位大，在梯板與梯梁之間安裝軟鋼消能支座，能夠弱化梯板的斜撐效應(yīng)，減小樓梯間構(gòu)件受力，同時(shí)在地震下軟鋼消能支座屈服耗能，吸收地震能量，為結(jié)構(gòu)提供附加阻尼比，改善結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性。如圖 1.5~圖 1.7 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2774623