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都市村庄,即人们常说的城中村,是指随着我国城市化进程的推进,处于城市中心或边缘的农村在向城市转型的过程中,由于各种主观和客观原因,造成这些乡村转型不彻底,从而形成的一部分在土地使用上以原有用地和居住功能为主的聚居区域,它是我国城市化过程中的阶段性产物。都市村庄中的住宅是村民自筹自建的房屋,建造时无正规单位设计、无政府部门的监督管理、无正规建造单位建造、无严格的质量验收管理,因此都市村庄中的很多住宅在建成之初就已存在较大的安全隐患,尤其是楼梯系统,由于缺乏相关设计知识或受传统设计观念的影响,在建造房屋时,大多数村民对楼梯的安全性认识不够,认为楼梯只是主体结构的附属物,因而,都市村庄住宅楼梯系统的结构安全性堪忧。本课题组在“郑州市领军人才”(2010LJRC186)项目的支持下,以加强都市村庄多层住宅楼梯系统的结构安全性为出发点,选择具有代表性的都市村庄为调研对象,多次深入这些都市村庄中进行实地调研,掌握了丰富的第一手资料。并对不同结构类型、不同楼梯形式的质量通病及震害进行了归类和总结,并浅要分析了的形成原因。在此基础上对都市村庄住宅楼梯的结构性能进行了理论分析及数值模拟,以探讨都市村庄典型楼梯系统的受力变形规律及破坏发生机理,为设计和维修楼梯系统提供技术支持。主要工作如下:1多次深入郑州市的都市村庄进行调研,通过实地拍照、实地测量、住户访谈等方式,获得了郑州市都市村庄住宅中常见的楼梯形式、楼梯系统常见的质量病害等丰富的第一手资料。2在调研工作的基础上,对都市村庄住宅楼梯系统(预制装配式楼梯系统和现浇钢筋混凝土楼梯系统)在使用功能、结构性能等方面常见的质量通病进行了详细、全面的梳理。从建筑材料、结构体系、构造措施及使用环境等方面,全面挖掘分析导致病害的产生结构和非结构因素。通过查阅相关资料,收集了近年较大地震中楼梯系统的破坏形式,并对这些震害进行了详细、全面的归纳整理。3归纳、总结了住宅楼梯系统的传统设计方法,指出了传统设计方法的不足:按传统方法设计的楼梯,只是对楼梯各个构件进行单独的设计,荷载也只考虑了楼梯的自重荷载和活载,没有考虑横向荷载作用下,楼梯间与周围主体结构的关系,没有考虑楼梯刚度对框架主体结构刚度的影响。4对都市村庄楼梯及主体结构的抗侧刚度进行了简化分析,得到了单位横向荷载作用下楼梯及主体结构的抗侧刚度的大小关系,即按传统方法设计的楼梯,楼梯抗侧刚度大于主体结构的抗侧刚度。因而地震时,楼梯分配的地震力较大,这是导致地震时楼梯先于主体结构破坏的一个原因。同时指出了该简化分析方法的不足,将梯段板、中间休息平台、梯柱、框架柱都近似等效为杆件,这不能反映出楼梯系统在横向荷载作用下的实际工作状态。通过对框架结构楼梯计入、不计入楼梯模型静力荷载下分析结果的对比,得到了楼梯对框架整体结构性能的影响,同时指出了这种分析方法的不足。5对都市村庄住宅楼梯的整体有限元模型进行了动力特性分析,得到了楼梯对主体结构结构性能的影响:楼梯的存在,参与了结构的整体工作,增大了结构的刚度,增大了结构的自振频率,减小了结构的自振周期。6对都市村庄住宅楼梯的局部有限元模型、整体有限元模型进行了地震反应分析,得到了楼梯各构件在地震荷载作用下的内力及变化规律,得到了地震作用下各有限元模型的楼层位移和层间位移,从数值角度说明了楼梯对主体结构结构性能的影响。