罕遇地震作用下楼梯对不规则框架结构抗震性能影响的研究

【摘要】随着科技的发展、人类对个性的追求,越来越多的不规则结构被应用到现实生活当中。由于抗侧力构件布置不规则,增加了不规则建筑结构的抗扭性能和抗震性能的不确定性。汶川地震后,楼梯作为一种抗侧力构件,其对框架结构的整体刚度、抗扭性能和抗震性能影响,越来越受到人们的重视。不规则框架结构自身结构刚度较弱,且抗侧力构件分布不均匀,楼梯对不规则框架建筑的刚度分布、抗扭性能和抗震性能的影响也是非常显著的,但是这种影响与对规则结构的影响是有区别的。很多学者对楼梯位置对框架结构抗震性能的影响做了大量研究,但对不规则结构的研究较少。本文建立两组模型,一组模型模拟规则钢筋混凝土框架结构,另一组模拟不规则结构,在每组模型的不同位置布置楼梯间,其目的一是通过分析结果找出楼梯对规则结构和不规则结构影响的不同点和相似点；二是是用规则模型的模拟作为参照,研究楼梯对不规则钢筋混凝土框架结构抗震性能的影响。本文通过ANSYS14.0建立规则和不规则结构的空间模型。采用交互式(GUI)和使用APDL语言结合的方式分别对两组结构模型进行模态分析和时程分析。通过模态分析结果得到两组模型的自振特性,并通过计算求得时程分析所需要的参数。本文选取El-centro波、taft波、兰州波三条地震波对结构模型进行弹塑性时程分析,通过对比模型对三条地震波的时程响应,来验证结构模型分析结果的正确性。时程分析通过三条地震波的双向输入、单向输入,得到模型各单元各自由度的位移、内力、应变等数据。再通过后处理求得结构模型的最大位移、最大层间位移角、构件最大内力、等效塑性应变,来对比在罕遇地震条件下,规则结构、不规则结构模型和计入楼梯计算模型的地震响应结果。研究结果表明,楼梯在规则结构中绕结构几何中心对称布置对结构的振型影响不大,但能改善结构的抗扭转性能,提高结构整体的刚度,对结构抗侧力构件分布合理性没有影响。楼梯布置在不规则结构抗侧刚度较弱一侧时,能有效改善结构的周期比,控制结构整体变形。但是楼梯布置在结构边缘,会使与之相连的梁柱构件提前进入塑性状态。
【作者】李磊；
【导师】张贵文；
【作者基本信息】兰州理工大学，土木工程，2014，硕士
【关键词】罕遇地震作用；不规则框架结构；塑性铰；楼梯；抗震性能；

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