【摘要】：長期以來我國結(jié)構(gòu)工程界對樓梯間抗震設(shè)計方法缺乏深入研究,既沒有考慮樓梯間構(gòu)件抗震性能,也未考慮樓梯間對整體結(jié)構(gòu)抗震性能影響。震害調(diào)查表明,地震作用下,樓梯間破壞程度遠比結(jié)構(gòu)其他部位嚴重,由于樓梯間破壞倒塌,造成逃生通道中斷或堵塞,導(dǎo)致嚴重后果。為解決上述問題,本文提出一種新型樓梯間軟鋼消能支座,通過在樓梯間設(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,保護樓梯間安全,同時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)動力特性,達到有效減震的目標。主要研究內(nèi)容及成果如下:(1)為保證軟鋼消能支座的耗能效果,通過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)計四個試件對耗能芯板及軟鋼消能支座進行試驗研究,得到其各項力學(xué)性能參數(shù)。試驗結(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模型,分析不同水準地震作用下樓梯間軟鋼消能結(jié)構(gòu)動力響應(yīng),對比結(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)。通過對比分析,結(jié)果表明:在地震作用下,樓梯會增加框架結(jié)構(gòu)整體剛度,同時也會放大地震作用效應(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及消能減震設(shè)計思路,提出了樓梯間軟鋼消能支座的設(shè)計方法及整體結(jié)構(gòu)設(shè)計流程。為樓梯間抗震設(shè)計提供了一種有效的新途徑和新方法。
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：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生命安全，減少財產(chǎn)損失。地震來臨時，樓梯間作為人們選擇逃生的唯一通道，其承擔(dān)的人流量會瞬間達到峰值。若此時樓梯結(jié)構(gòu)或構(gòu)件發(fā)生破壞，導(dǎo)致逃生通道中斷或堵塞，會引發(fā)嚴重后果。2008年汶川 8.0 級地震及 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，同時由于梯梁中部應(yīng)力集中，造成梯梁斷開并與梯板脫開，見圖 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，見圖 1.1（d）所示。這些震害表明傳統(tǒng)的樓梯設(shè)計方法存在嚴重缺陷，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，施工時梯板。梯梁不能同時澆筑，延長施工周期。圖1.2 樓梯間滑動支座做法及問題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，通過增加結(jié)構(gòu)阻尼比，調(diào)整結(jié)構(gòu)動力特性，達到有效減震的目標。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)某種裝置或某種機構(gòu)，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，減震裝置通過變形來吸收地震能量，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較大的位置安裝消能裝置或者將某些非承重部件設(shè)計成消能構(gòu)件，通過消能裝置和消能構(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)動力特性。如圖 1.5~圖 1.7 所示。

【參考文獻】

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本文編號：2774623