板式楼梯对框架结构抗倒塌能力影响的研究

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在地震作用下,楼梯间往往先于主体结构破坏前产生破坏。本文研究板式楼梯对框架结构抗地震倒塌能力的影响,设计了带楼梯和不带楼梯的14开间、10开间和7开间的三组RC框架模型和楼梯不同位置等计算模型,分别研究楼梯对不同开间结构的影响和楼梯在不同位置对结构的影响。利用MSC.MARC有限元软件,采用ATC-63建议的逐步增量时程分析(IDA)和地震波库,模拟结构在地震作用下倒塌的全过程,并对各结构在罕遇地震、提高一度大震和特大地震作用下的抗地震倒塌能力,用平均谱加速度Sa(T1)50%collapse、倒塌储备系数CMR和倒塌率加以定量化评估。最后对楼梯间的两种改进设计进行了抗地震倒塌能力评估,得出以下主要结论:(1)未考虑楼梯作用设计的结构,不能反映出地震作用下楼梯对整体结构抗倒塌能力的作用和楼梯间的局部破坏特点,现有设计程序偏于保守。(2)考虑楼梯作用设计的结构,楼梯占框架结构比例越大,结构整体抗地震倒塌能力提高越多,但楼梯间局部抗地震倒塌能力降低越多。对于多开间结构,楼梯间位置对称布置对结构整体抗地震倒塌能力影响不大;楼梯间布置在结构形心附近,楼梯间局部倒塌率为13.33%,比纯框架高77%。(3)算例计算分析表明,在地震作用下,楼梯间都是首先发生倒塌破坏,与实际相符,楼梯间的框架柱成为结构中的薄弱部位。(4)若将楼梯与主体结构脱离,进行双梯柱分离改进设计后,可有效减少地震作用时楼梯对主体结构的不利影响,避免楼梯构件首先遭到破坏。
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