钢筋砼楼梯抗震性能设计研究

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楼梯作为结构的重要逃生通道,应该具备足够的抗震能力。然而,汶川地震后的震害调查发现,许多楼梯先于主体结构发生了破坏。本文基于抗震性能评价及抗震性能设计理论,针对怎样提高楼梯的抗震能力展开研究。   首先,结合实际工程,采用有限元分析软件SAP2000V14研究了楼梯与框架的共同工作性能。以楼梯间框架的独立模型和全部框架的整体模型为研究对象,通过静力和动力分析,得到了楼梯间框架及整体框架的抗侧刚度、动力特性和受力特点。分析表明,楼梯参与结构整体计算后,整体框架的抗侧刚度和动力特性均有很大变化,楼梯间抗侧刚度在整个结构抗侧刚度中所占比例越大,变化越明显;框架结构中楼梯及周边构件承担的地震力高于预期值,应当予以加强。基于以上分析,将梯板简化为斜杆,推导出楼梯间框架的抗侧刚度计算公式。   其次,采用SAP2000V14,用四种加载方式对实际工程进行了Pushover分析,得到能力谱曲线,再和依据不同地震烈度进行折减后的弹塑性反应谱叠加,获得结构与各个地震烈度相对应的性能点,对按照仅承受竖向作用的假定设计的楼梯进行了性能评价,发现楼梯间部分构件的设计变形能力小于变形需求,不能满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设计要求。   最后,以构件的变形需求作为设计性能目标,利用弹塑性位移谱法求解结构的位移及变形需求,得到对应的梁柱塑性铰区的需求转动量,依据梁柱性能设计方程进行构件变形能力设计,得到构件所需配筋,使构件能够达到设计所需的性能目标,完成结构的性能设计。
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