RC框架阻尼楼梯的抗震性能研究

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带阻尼支座的楼梯间作为一种新的消能减震楼梯间,通过阻尼支座中的弹簧单元与阻尼单元的联合作用,消除了由地震带来的梯段板的斜撑效应和楼梯间结构对建筑物结构产生的过强的约束效应,提高了楼梯间结构及其主体结构的的抗震性能,保障楼梯间结构在地震中的功能相对完整。本文对带阻尼支座的楼梯间的减震性能以及设计参数对其减震的影响,并将同为粘滞阻尼器的阻尼支撑作为对比,对比两者在对楼梯间减震消能方面的优劣,主要的研究内容如下:1)设计相应的楼梯间有限元模型进行静力加载,并对各个模型的的受力特点进行对比分析采用有限元软件对带阻尼支座楼梯间、带阻尼支撑楼梯间和普通楼梯间三种楼梯间进行单调静力加载,对比这三种楼梯间的受力特点和表现形式,研究其减震性能。在Y方向平动周期上减震效果尤为显著,带阻尼支座的楼梯间结构和带阻尼支撑的楼梯间结构与普通楼梯间结构相比,减少了34.21%和1.40%。结果表明,相比于普通楼梯间,阻尼支座和阻尼支撑都在不同程度上减小了梯段板的斜撑效应,特别是带阻尼支座的楼梯间还改善了楼梯间的传力机制,使楼梯结构构件的到了保护,避免了楼梯间对框架梁柱造成层不利的影响。2)对比研究粘滞阻尼器的参数对楼梯间的抗震性能的影响对粘滞阻尼器的设置采取了三种方案共14个模型,并且对采取这三种方案的各个楼梯间模型进行有限元分析,对比不同粘滞阻尼器设置方案对楼梯间抗震性能的影响。结果表明,较之粘滞阻尼支座,采取粘滞阻尼支撑会增加楼梯间结构的初始刚度,减弱楼梯间结构的的延性,不利于阻尼器发挥其消能减震的效用;粘滞阻尼支座的数量与结构的延性成正比,但同时也要考虑结构的承载能力和层间位移的限值,控制粘滞阻尼支座的数量;随着粘滞阻尼支座的弹性层剪切强度的增大,可以增强楼梯间的初始强度和屈服阶段的峰值荷载,减小楼梯间的屈服位移,同时也会降低楼梯间的延性,所以在选取弹性层剪切强度时,选建议采用剪切模量为0.4MPa左右的弹性层材料,这样既可以保证结构的承载力,也可以提供相当的滞回耗能性能。3)通过输入地震时程波,对比分析RC阻尼楼梯间的减震消能性能采用SAP2000和pkpm有限元分析软件建立了带阻尼支座的楼梯间框架结构、带阻尼支撑的楼梯间框架结构、带普通楼梯间框架结构和空框架结构共4个模型,对各模型输入多遇地震波和罕遇地震波,查看各个模型的层间剪力、层间位移、楼梯构件轴力以及对地震能量的耗散能力,并进行对比分析,研究带阻尼支座的楼梯间框架结构的减震消能性能。结果表明,带阻尼支座的楼梯间结构发挥了较强的耗能效果,为结构提供了一定的有效阻尼比,同时减小了结构的楼层剪力,改善了层间位移,在最大层间位移出现的第二层中,带阻尼支座的楼梯间、带阻尼支撑的楼梯间和普通楼梯间比空框架结构减小了8.96%、11.31%和21.35%。阻尼支座楼梯间体现了较好的延性。在罕遇地震的作用下,结构的附加阻尼比均大于5%,结构总阻尼比均大于10%,表明带阻尼支座的楼梯间结构可以有效延缓楼梯梁柱的屈服,减轻框架梁柱的损坏程度,减小输入框架结构的地震能量。
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