楼梯对框架—剪力墙结构抗震性能的影响分析

发布时间：2017-08-20 22:15

  本文关键词：楼梯对框架—剪力墙结构抗震性能的影响分析

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【摘要】：钢筋混凝土框架-剪力墙结构是目前应用十分广泛的高层结构形式之一。在框架-剪力墙结构的楼梯设计中,利用计算软件进行建模计算一般不输入楼梯构件,而是通过楼板开洞把楼梯的竖向荷载传递到框架梁、柱或墙上来考虑楼梯间对整体结构的作用。楼梯只是孤立地进行构件计算和配筋,未考虑地震作用。然而,总结历次地震资料,我们不难发现,重大的地震灾害中,楼梯并没有成功扮演其应有的角色,有时甚至会先于主体结构破坏而阻碍了人们的逃生或救援。汶川地震后,在重新修订的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)中明确规定:采用计算机进行结构抗震分析时,计算模型的建立、必要的简化计算与处理,应符合结构的实际工作状况,计算中应考虑楼梯构件的影响。在钢筋混凝土框架-剪力墙结构中,楼梯是否参与整体建模计算对结构的整体刚度会产生巨大影响。本文利用有限元分析软件Midas Gen,通过反应谱分析、静力弹塑性分析(Pushover分析)以及动力弹塑性时程分析,系统地研究了楼梯对框架-剪力墙结构抗震性能的影响。在设置分析模型时,考虑以下几个对比条件:(1)楼梯是否参与模型整体计算;(2)楼梯的布置位置的变化;(3)楼梯的结构形式的变化。通过各模型的对比分析,对主要影响整体结构抗震性能的参数(周期、楼层剪力、楼层位移、层间位移角等)及梁、柱构件内力进行分析和评价。重点研究了在多遇地震和罕遇地震作用下,楼梯构件对框架-剪力墙结构整体抗震性能的影响以及对结构中梁、柱构件内力的影响。得出的主要结论有:首先,在地震作用下,楼梯的参与增加了框架-剪力墙结构的整体刚度,对结构的自振周期、楼层位移、层间位移角以及楼层剪力等都有不同程度的影响,楼梯构件在结构中起到一定斜撑作用。因此,在结构设计中,需考虑楼梯构件对整体结构的影响。其次,在地震作用下,楼梯间的布置对框架-剪力墙结构抗震性能也起到较为明显的影响。不对称布置楼梯导致整体结构的楼层剪力、楼层位移以及基底剪力均明显增大。因此我们在进行结构平面布置时,要充分考虑楼梯间的布置对整体刚度均匀分布产生的影响。再次,在地震作用下,楼梯结构形式的变化对框架-剪力墙结构抗震性能产生重要影响。剪刀式楼梯的参与使得整体结构的自振周期、楼层剪力以及基底剪力均明显增大。因此我们对布置类似于剪刀式楼梯的结构,要充分考虑其结构的特殊性,根据工程实际情况来分析其抗震性能受到的影响。最后,楼梯的参与对结构构件的内力同样会产生很大影响。楼梯的存在使得结构刚度增大,结构中梁、柱构件内力也随之产生变化。而现行楼梯设计中对楼梯的简化处理显然无法准确反映地震中楼梯对梁、柱构件内力的影响,应予以改进。
【关键词】：楼梯 框架-剪力墙结构 Midas Gen 抗震性能
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU398.2;TU352.11
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 前言10-20
• 1.1 选题背景及研究意义10-15
• 1.1.1 楼梯结构的形式11-13
• 1.1.2 楼梯震中破坏的情况13-15
• 1.2 抗震规范对楼梯设计缺陷的修订15
• 1.3 本课题研究现状15-18
• 1.3.1 国内研究现状16-17
• 1.3.2 国外研究现状17-18
• 1.4 主要研究内容和技术路线18-20
• 1.4.1 研究内容18-19
• 1.4.2 技术路线19-20
• 第2章 结构抗震理论与地震反应分析方法20-31
• 2.1 地震作用及抗震设防准则20
• 2.2 模态分析法20-21
• 2.3 振型分解反应谱法21-23
• 2.3.1 概述及基本原理21-23
• 2.3.2 振型分解反应谱法的优缺点23
• 2.4 静力弹塑性分析23-28
• 2.4.1 概述及基本原理23-26
• 2.4.2 具体实施步骤26-27
• 2.4.3 静力弹塑性分析法的优缺点27-28
• 2.5 动力时程分析28-31
• 2.5.1 概述及基本原理28-29
• 2.5.2 国内对输入地震动的规定29
• 2.5.3 具体实施步骤29-30
• 2.5.4 动力时程分析法的优缺点30-31
• 第3章 计算模型的建立31-40
• 3.1 有限元软件Midas Gen介绍31-32
• 3.1.1 Midas Gen软件介绍31-32
• 3.1.2 单元的选用32
• 3.2 结构的选型以及荷载的选取32-36
• 3.3 反应谱分析参数设置36-37
• 3.3.1 设计反应谱函数36-37
• 3.3.2 定义反应谱荷载工况37
• 3.4 Pushover分析参数设置37-38
• 3.4.1 定义塑性铰及分配塑性铰37
• 3.4.2 侧向荷载模式选取37-38
• 3.4.3 Pushover分析控制38
• 3.5 弹塑性时程分析参数设置38-40
• 3.5.1 定义地震波38-39
• 3.5.2 定义时程荷载工况39
• 3.5.3 定义特征值分析控制39-40
• 第4章 楼梯对整体结构抗震性能影响分析40-58
• 4.1 模态分析40-43
• 4.1.1 模型自振周期影响分析40-41
• 4.1.2 振型质量参与系数41-43
• 4.2 反应谱分析43-46
• 4.2.1 结构楼层的最大位移43-45
• 4.2.2 楼层层间剪力45-46
• 4.3 Pushover分析46-52
• 4.3.1 基底剪力与位移46-47
• 4.3.2 塑性铰的对比47-52
• 4.4 动力弹塑性时程分析52-58
• 4.4.1 顶层位移对比分析52-54
• 4.4.2 层间位移角对比分析54-55
• 4.4.3 底部剪力对比分析55-57
• 4.4.4 结论57-58
• 第5章 结构构件受力的影响分析58-75
• 5.1 梁构件受力影响分析58-67
• 5.1.1 L1梁端弯矩和剪力影响分析58-60
• 5.1.2 L2梁端弯矩和剪力影响分析60-62
• 5.1.3 L3梁端弯矩和剪力影响分析62-65
• 5.1.4 L4梁端弯矩和剪力影响分析65-67
• 5.1.5 结论67
• 5.2 柱构件受力影响分析67-75
• 5.2.1 Z1的柱端弯矩和轴力影响分析67-69
• 5.2.2 Z2的柱端弯矩和轴力影响分析69-72
• 5.2.3 Z3的柱端弯矩和轴力影响分析72-74
• 5.2.4 结论74-75
• 结论与展望75-77
• 结论75-76
• 展望76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：709179