楼梯在建筑结构抗震中的作用研究与计算模型实现

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楼梯作为建筑物主要的竖向交通通道,在地震和火灾发生时是建筑物中重要的疏散和逃生通道,甚至是唯一出路,所以楼梯被认为是建筑结构中极其重要的组成部分。目前,在我国的房屋结构设计中通常只考虑楼梯部位楼面开洞和竖向荷载传递,而几乎不考虑楼梯在地震作用下与主体结构之间的相互影响,以至于给楼梯构件(结构)的设计留下了安全隐患。2008年5月12日北京时间14时28分中国四川省汶川县发生了里氏8.0级特大地震,而从此次地震中楼梯的表现来看,其并没有在地震灾害面前发挥其应有的功能和作用,往往都在主体结构发生破坏之前出现严重破坏,此次地震中楼梯的破坏情况背离了结构设计理论的初衷。结构设计基本理念是保证楼梯在主体结构破坏之前不发生危机楼内人员逃生的严重破坏,将楼梯间建成人员逃生的安全通道。本文将对此次汶川地震中楼梯结构的震害情况进行分析总结,同时运用STRAT通用有限元分析软件对框架结构楼梯参与结构整体抗震作用进行分析。本文的主要内容包括:(1)第一章对目前楼梯结构的设计方法以及汶川地震后发布的“建筑抗震设计规范局部修订”的楼梯部分做简要介绍。(2)第二章对此次汶川地震中楼梯以及楼梯间结构的破坏情况作了详细介绍和原因分析。(3)第三章对目前结构抗震基本理论以及多自由度体系地震反应分析方法进行了相关介绍。(4)第四章建立了两个有无楼梯的框架结构模型,对这两个模型分别进行了模态分析和反应谱分析;然后考虑到楼梯的实际布置情况,对楼梯在结构中的三种常见布置形式对整体结构的影响进行了分析比较,最后对有无楼梯以及楼梯位置发生变化时的框架结构模型进行了Pushover初步分析。
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