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框架剪力墙楼梯整体体系的抗震性能及抗震防线的研究

孙自明  
【摘要】:楼梯是楼房中的竖向交通途径,也是地震时人群疏散逃生的重要通道。汶川地震时,大量楼房中的楼梯遭到较为严重的破坏,包括楼梯板的折断、楼梯间角柱的破坏以及楼梯间填充墙的倒塌等震害现象。在楼梯遭地震破坏的各种楼房中,框架结构楼房的情况最突出。在框架-剪力墙结构楼房的情况下,与纯框架结构楼房的楼梯(特别是底层楼梯)严重破坏甚至断裂相比,框剪结构楼房中楼梯的破坏情况总体来说明显减轻,但也不罕见。建筑抗震设计的最首要目的是保护人的生命安全,楼梯应该成为地震时楼房中的“安全岛”,以便人员逃生,不论是框架结构楼房还是其他结构的楼房,都不应允许楼梯在楼房中首先破坏。 根据多道抗震防线的思想和控制准则,本文运用有限元软件Midas Gen8.0和一定的概念性分析,利用静力弹塑性Push-over方法对框架-剪力墙模型(A-1)、框架-剪力墙-楼梯模型(A-2)和框架-剪力墙-楼梯模型(B-2)三种结构模型在地震作用下的抗震防线进行了研究,考察框架剪力墙楼梯体系模型的屈服机制,塑性铰的出现顺序,尤其针对楼梯间的破坏状态,确定楼梯间能否成为结构的第一道抗震防线,评价整体结构抗震性能。 楼梯影响不能忽视。在楼梯参与传递水平地震作和情况下,底层框架剪力墙的受力与楼梯不参与传递水平地震作用情况时明显不同,楼梯部位承担了相当一部分地震作用,并且楼梯构件不具有适当屈服机制而会发生脆断,首先破坏成为整体体系的薄弱环节,楼梯不能成为“安全岛”;此整体体系并没有呈现所期望的只在框架梁、柱及墙的适当部位屈服的合理屈服机制。 本文针对结构的破坏以及楼梯间的破坏提出了建议,楼梯半滑支的做法是简便高效的,通过调整结构力系中的约束,使楼梯不参与传递水平地震作用,合理布置结构的多道抗震防线,使楼梯成为“安全岛”。


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