罕遇地震下消能减震楼梯框架结构抗震性能研究

采用PERFORM-3D软件分别对设置消能减震楼梯、滑动楼梯和普通楼梯的框架结构进行罕遇地震下的地震反应分析.结果表明:1消能减震楼梯削弱梯板在顺梯板方向的等效强支撑效应;2与普通楼梯结构相比,消能减震楼梯结构X向楼层剪力减小,层间位移角和顶点位移相差不大;Y向楼层剪力、层间位移角和顶点位移均减小.与滑动楼梯结构相比,消能减震楼梯结构X向楼层剪力相差不大,层间位移角和顶点位移减小;Y向楼层剪力除底层外,其余楼层基本相同,层间位移角和顶点位移减小;3消能减震楼梯结构楼梯间构件损伤程度小于普通楼梯结构和滑动楼梯结构.     

带四梯柱楼梯框架结构的模态分析

为了研究不同结构形式的四梯柱楼梯的抗震性能,利用ANSYS软件建立有限元模型,对楼梯结构进行模态分析,从而了解不同结构形式楼梯的受力情况和变形特征.结果表明,四梯柱滑动楼间对框架结构的刚度影响较小,带有无纵向梯梁的四梯柱楼梯间对框架结构刚度影响次之,带有纵向梯梁的四梯柱楼梯间对框架结构的刚度影响较大.     

不同宽度楼梯对钢筋混凝土框架结构地震反应的影响分析

为研究楼梯对结构地震反应的影响,利用大型结构软件ETABS设计了1个不包含楼梯的钢筋混凝土纯框架模型和2个包含不同宽度梯段板楼梯的钢筋混凝土框架模型,并分别采用振型分解反应谱法和底部剪力法对几种模型进行了弹性地震反应对比计算分析。结果显示：楼梯对结构的抗侧刚度大小及分布、振动模态、梯间框架柱内力分配等有明显改变,顺梯段板布置方向起到类似K形支撑作用,垂直梯段板布置方向起到类似剪力墙的作用;梯段板宽度的变化将显著改变结构在垂直于楼梯梯段方向的地震反应,而对顺梯段板方向结构地震反应改变不明显;建议设计时采用振型分解反应谱法对包含楼梯结构进行抗震分析计算。     

框架结构中折板楼梯的抗震性能分析

传统常用的直板楼梯极大提高了楼梯间的抗侧刚度,吸引了较大的地震作用,而设计师又没有充分地考虑到,导致了汶川地震中大量的楼梯破坏,阻碍了人员的逃生。本文通过ANSYS数值模拟,对比了纯框架结构、带直板楼梯或带折板楼梯框架结构的振动特性,建议框架的楼梯设计尽量采用折板楼梯,并且使平台板与框架柱不连接或弱连接,这样可以削弱楼梯在水平地震作用下的“斜撑”效应,减弱楼梯参与整体结构受力的性能,减轻地震作用在框架间分配不均的现象,进而减小楼梯构件内力及其设计难度,并且使楼梯间的框架柱不再会形成短柱,同时降低位移限值的保守度,减少浪费。通过大量的数据寻找出应力的变化规律,给出了折板楼梯设计时需要的一些尺寸的建议值。     

楼板对RC框架结构梁轴力和柱剪力的影响

以层数、跨数、有无楼板以及不同楼板配筋率为变量设计RC(钢筋混凝土)框架结构有限元分析模型并进行推覆加载,研究楼板和楼板配筋率对框架梁轴力和框架柱剪力的影响.研究结果表明:楼板会增大框架梁承受的轴压力从而提高框架梁的截面刚度和抗弯承载力,同时也会增大框架柱承受的剪力,导致框架结构难以实现"强柱弱梁".根据楼板对框架梁轴力和框架柱剪力的影响,基于我国建筑抗震设计规范,提出框架柱端弯矩设计值和剪力设计值调整的改进建议.通过算例分析对改进建议进行验证,结果表明该设计改进建议能更好地使框架结构实现"强柱弱梁"的破坏模式.     

楼梯对不同刚度钢筋混凝土框架结构地震反应的影响

为研究楼梯对结构地震反应的影响,利用ETABS设计了2个不含楼梯的钢筋混凝土框架模型和2个包含楼梯的具有不同初始抗侧刚度的钢筋混凝土框架模型,采用振型分解反应谱法对模型进行了弹性地震反应对比计算分析。结果显示:楼梯参与结构整体计算后,结构的抗侧刚度、振动模态、结构基底剪力及梯间框架柱内力分配比例等均明显变化,且影响程度因原框架抗侧刚度大小不同而异。建议当前框架结构设计可以适当提高结构抗侧刚度,以减小楼梯对结构地震反应的改变程度,降低考虑楼梯参与结构整体抗震分析计算的复杂性。     

考虑楼梯影响的钢筋混凝土框架结构地震反应分析

为研究楼梯对结构地震反应的影响,利用大型结构软件ETABS设计了1个不含楼梯的钢筋混凝土框架模型和2个包含楼梯的钢筋混凝土框架模型,分别采用振型分解反应谱法和底部剪力法对3个模型进行了弹性地震反应对比计算分析.结果表明,楼梯明显改变了结构的抗侧刚度分布、振动模态及梯间框架柱内力分配比例等,其影响因楼梯中间平台与梯间框架柱是否相连而异.模型3是一种可行的方式,建议设计时采用振型分解反应谱法对包含楼梯结构进行抗震分析计算.     

钢筋混凝土框架结构与楼梯构件协同抗震性能研究

目的研究地震中楼梯构件的存在及其布设位置对钢筋混凝土框架结构整体抗震性能、楼梯间周边主体结构构件及楼梯构件自身的受力状态的影响.提出减小楼梯间对框架结构不利影响的设计方法.并对其进行评估.方法通过MIDAS/GEN有限元分析软件进行静力Pushover分析和动力弹塑性时程分析,并与实际震害现象进行了对比.结果楼梯构件能增大结构的抗侧刚度和结构的扭转效应;楼梯间周围主体结构梁柱内力受楼梯构件的影响较大;楼梯构件及与之相连的框架梁柱较早地出现塑性铰;楼梯间布设在结构中部对结构抗震性能影响最大.结论楼梯间对框架结构的刚度分布、框架构件的内力分布有较大的影响,采用滑动支座弱化楼梯间和主体框架结构的连接,能明显减小楼梯构件对框架结构的不利影响.     

建筑物中楼梯结构采用钢结构或混凝土结构的分析和应用

对钢楼梯结构与混凝土楼梯结构刚度的进行分析,结果表明钢楼梯结构的刚度远小于混凝土楼梯结构的刚度。采用软件PKPM2010-V31分析混凝土楼梯结构中影响整体结构刚度的主要构件,结果表明楼梯间刚度对结构(框架结构)整体刚度影响很大,这其中梯板、平台板等构件刚度起了主要的作用。通过刚度比较和整体计算分析,楼梯间可以采用钢结构,且不用考虑楼梯间对整体结构刚度的影响。     

高强钢组合K形偏心支撑框架抗震性能影响参数分析(Ⅰ)

为研究不同参数对高强钢组合K形偏心支撑框架结构在罕遇地震作用下的受力性能和变形能力的影响,对6种不同长度的耗能梁段的高强钢组合K形偏心支撑框架结构(耗能梁段为Q345钢,框架梁柱及支撑为Q460钢)进行了非线性动力时程分析。研究了耗能梁段长度对结构的周期、层间位移角和楼层剪力、耗能梁段受力及变形、框架柱弯矩和轴力的影响。结果表明:耗能梁段长度对结构的楼层剪力和框架柱的弯矩影响很小,对结构层间位移角、耗能梁段转角、耗能梁段剪力、支撑跨框架柱轴力的影响较大。层间位移角和耗能梁段转角随耗能梁段长度的增加而增大,耗能梁段剪力和支撑跨框架柱轴力随耗能梁段长度的增加而减小。当耗能梁段长度超过某一数值时,层间位移角迅速增大,对抗震不利。耗能梁段长度取(0.926～1.285)M_p/V_p较为合理。     

二级抗震等级异形柱框架结构抗震性能评价

通过计算一座二类场地八度（0．2g）抗震设防的异形柱框架在罕遇地震作用下的弹塑性时程响应，对国家现行行业标准《混凝土异形柱结构技术规程》二级框架柱的设计规定进行了初步验证，结果表明除框架底层柱根和T形截面边柱外，该规程的相关设计规定基本上能起到“强柱弱梁”的控制效果．对底层柱根和T形截面边柱的弯矩增强系数取值和配筋形式提出了建议．建议的方案增加配筋量不多，既能达到结构预期的塑性铰分布结果，又方便施工．     

某体育馆结构设计及关键技术分析

体育馆跨度大,造型独特,采用大钢拱及钢管桁架屋盖,下部混凝土框架结构,具有屋盖推力大、柱内轴力和弯矩大、基础设计难的特点,目的就是为解决上述难点.采用型钢混凝土柱提高承载力,抵抗较大的轴力和弯矩;设置钢筋混凝土斜撑和双排柱的框架体系,合理分担体育场挑蓬产生的弯矩,并支撑钢屋盖大拱;对屋盖下混凝土圈梁和与型钢混凝土柱相连的看台层圈梁和斜梁进行加强,以平衡屋盖推力,增强结构的整体性.屋盖大拱拱脚墩下基础采用考虑柱身水平承载力的联合柱承台加连梁的方案.设计结果表明,结构满足规范的各项要求,文中方法和结论,可为类似工程设计提供参考.     

不等肢配箍矩形截面框架柱双向受剪承载力

通过5根无腹筋和7根有腹筋矩形截面钢筋混凝土框架柱试验,研究低周往复斜向水平荷载作用下不等肢配箍框架柱的双向受剪的机理和计算方法．通过试验分析了无腹筋混凝土框架柱受剪承载力的双向相关性,提出了对混凝土项修正的双向受剪承载力理论．结果表明,无腹筋矩形截面框架柱双向受剪承载力相关关系可以近似用椭圆描述．有腹筋框架柱的受剪承载力中轴压力和两向的箍筋单独作用．根据分析结果,建立了低周往复荷载作用下不等肢配箍矩形截面框架柱的双向受剪承载力计算公式．与试验值比较,双向受剪承载力计算公式用于设计是偏于安全的．     

异形柱框架结构抗震性能分析

采用有限元分析软件ANSYS,建立异形柱框架结构与矩形柱框架结构的三维空间分析模型,对比研究了两种结构在水平地震作用下的弹性地震反应.结果表明：L形柱与对应矩形柱的杆端剪力差别大,而T形柱和十字形柱的杆端剪力与对应的矩形柱相差不大;异形柱框架结构的楼层角位移比矩形柱框架结构的楼层角位移稍大些,但异形柱的扭矩值比对应的矩形柱的扭矩值要小得多.这些结果可供工程设计参考.     

预应力混凝土框架结构“强柱弱梁”设计方法研究

针对预应力混凝土框架梁设计方法的特殊性,本文以8度区(0.2g)抗震等级为二级的多层多跨预应力混凝土框架结构为例,研究规范对预应力混凝土框架结构柱端弯矩增大系数取值的合理性,提出以梁端实际抗震受弯承载力调整柱端弯矩的方法进行预应力混凝土框架结构设计.分别以梁端地震组合弯矩和梁端实际抗震受弯承载力调整柱端弯矩设计8榀预应力混凝土框架,在OpenSees中建立其基于纤维梁柱单元的数值分析模型,并对其进行静力弹塑性分析与动力时程分析.研究表明:按现行规范设计的预应力混凝土框架结构,在罕遇地震下底层柱端出铰严重,提高其柱端弯矩增大系数,可以有效地改善结构屈服机制;04规程中柱端弯矩增大系数的取值偏小,规程修订时应给予适当提高,对抗震等级为二级的预应力混凝土框架结构,其柱端弯矩增大系数的取值≥2.0;本文建议二级PC框架按梁端实际抗震受弯承载力调整柱端弯矩,其取值为1.4.     

铅芯橡胶基础隔震结构在多向地震作用下的分析与研究

本文分别建立了传统结构与隔震结构的三维有限元模型,通过对这两种结构进行动力特性分析和考虑单向、双向、三向地震作用下的动力时程分析,研究多向地震作用对框架结构的影响。研究分析表明：对于水平隔震,在三向坚硬场地波的作用下,结构的反应增大;对于竖向隔震,隔震结构比传统结构的地震响应都要大,且在双向与三向地震动时,结构的层间剪力和底层柱轴力有较大的影响。因此,在进行铅芯橡胶基础隔震设计时,要考虑结构多向地震作用,尤其是竖向地震作用对结构的影响。     

多层框架结构基础隔震有限元分析

以一幢8层框架结构的隔震建筑和传统抗震设计建筑的抗震效果进行分析对比,应用ABUQUS软件建立框架计算模型,分别采用普通叠层橡胶支座(RB)和铅芯橡胶支座(LRB)作为隔震装置的基础隔震2种隔震抗震方案,对其框架结构模型的底部输入E-l centro形地震波.分析结果表明,RB方案与LRB方案的抗震效果均优于传统方案,且RB方案抗震效果略好于LRB方案.     

弹性时程分析时地震波选用的一种方法

高层建筑用时程分析法分析地震动时,采用不同的地震记录,得到的内力、位移等结果差别很大,与底部剪力法或振型分解反应谱法的结果也有很大出入.地震波的选择又是时程分析法的重要环节,直接影响计算结果的正确与否和结构的安全.由于满足《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001(2008)要求的地震波不止一种组合,对于这种情况,提出一种方法来进行最佳组合地震波的选择.     

考虑上部结构和筏板相互作用时的有限元分析

常规设计时,一般把上部结构与基础隔开,柱底固结,然后计算上部结构的荷载,进行内力分析与梁柱设计,但是,这与实际工程不符,地基、基础的刚度会影响到上部结构的内力．本文针对一个框架．筏板基础-Winkler地基模型来分析基础与上部结构的相互作用,研究考虑和不考虑上部结构与基础共同作用时柱子的弯矩和轴力、梁的弯矩和剪力及筏板的沉降与变形．结果显示：常规设计与考虑共同作用相比,常规设计时,上部结构边柱设计偏于不安全,中柱偏于浪费;对于筏板的内力与差异沉降计算值偏大,筏板设计偏于浪费．     

钢管混凝土框架结构模型抗震试验研究

对一圆钢管混凝土框架结构模型进行模拟地震振动台试验研究.试验时输入El-Centro（N-S）波、武汉人工波及天津波3种地震波,分为6度、7度区基本烈度地震的两阶段试验,考察了模型在各阶段试验的不同地震波作用下的地震响应,并分析得到了结构的层间滞回曲线.试验结果表明：3种不同频谱特性的地震波对模型结构加速度和位移反应分布曲线形状的影响很小;且通过加速度功率谱分析得到,框架各层绝对加速度反应主要取决于前两阶振型,三阶以上的高阶振型的影响很小;整个试验过程中,模型结构始终处于弹性范围内,此类结构延性好,具有较好的抗震性能.