楼梯间设置软钢消能支座结构减震性能及设计方法研究

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1、分类号:TU-310710-215228005专业硕士学位论文楼梯间设置软钢消能支座结构减震性能及设计方法研究雷刚导师姓名职称白亮副教授专业学位类别申请学位类别工程硕士建筑与土木工程及领域名称论文提交日期2018年4月20日论文答辩日期2018年6月9日学位授予单位长安大学ResearchontheseismicperformanceanddesignmethodofthestructurewithmildsteelenergydissipationbearinginstaircaseAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LeiGangS

2、upervisor:Prof.BaiLiangChang’anUniversity,Xi’an,China摘要长期以来我国结构工程界对楼梯间抗震设计方法缺乏深入研究，既没有考虑楼梯间构件抗震性能，也未考虑楼梯间对整体结构抗震性能影响。震害调查表明，地震作用下，楼梯间破坏程度远比结构其他部位严重，由于楼梯间破坏倒塌，造成逃生通道中断或堵塞，导致严重后果。为解决上述问题，本文提出一种新型楼梯间软钢消能支座，通过在楼梯间设置软钢消能支座弱化梯板的斜撑效应，减小楼梯间构件受力，保护楼梯间安全，同时利用软钢塑性变形耗散地震能量，为结构提供附加阻尼比，改善结构动力特性，达到有效减震的目标。主要研究内容及

3、成果如下：（1）为保证软钢消能支座的耗能效果，通过理论分析及有限元模拟确定支座耗能芯板的截面形式。在此基础上设计四个试件对耗能芯板及软钢消能支座进行试验研究，得到其各项力学性能参数。试验结果表明，软钢消能支座力学性能良好，具有较小的屈服位移及良好的变形能力和耗能能力，能够满足楼梯间使用要求。（2）采用ABAQUS有限元分析软件建立未设置楼梯、设置普通现浇楼梯、设置软钢消能支座楼梯三个模型，分析不同水准地震作用下楼梯间软钢消能结构动力响应，对比结构自振周期、加速度响应、楼层剪力、层间位移角、楼梯间构件内力等参数。通过对比分析，结果表明：在地震作用下，楼梯会增加框架结构整体刚度，同时也会放大地震

4、作用效应；设置楼梯间软钢消能支座后可以显著弱化楼梯对结构的影响，使得结构加速度响应、层剪力减小；楼梯间梯柱、梯梁、梯板的受力明显减小；楼梯间设置软钢消能支座减震效果明显，可显著提高整体结构及楼梯间在地震作用下的安全。（3）基于楼梯间受力特点及消能减震设计思路，提出了楼梯间软钢消能支座的设计方法及整体结构设计流程。为楼梯间抗震设计提供了一种有效的新途径和新方法。关键词：楼梯；软钢消能支座；时程分析；抗震性能；减震效果；设计方法★基金项目资助：楼梯间隔震结构设计方法及成套关键技术研发(CSCEC-2015-Z-41)IAbstractForalongtime,theseismicdesignme

5、thodforstairwellshasnotbeendeeplystudiedinstructuralengineeringfield,neitherconsideringtheseismicperformanceofstaircasemembers,norconsideringtheinfluenceofstaircasesontheseismicperformanceofthewholestructure.Seismicdamagesurveyshowsthatthefailuredegreeofstairwellismuchmoreseriousthanotherpartsofstr

6、uctureunderearthquakeload.Duetothecollapseofstairwell,theescaperoutesareinterruptedorblocked,resultingingraveconsequences.Tosolvetheaboveproblems,inthispaperanewkindofmildsteelenergydissipationbearingisproposed.Bysetingmildsteelenergydissipationbearinginstaircase,TheBraceeffectofgangboardcanbeweake

7、d,theforceofthestaircasemembersaredecreased.Atthesametime,themildsteelenergydissipationbearingcandissipateenergybyplasticdistortionandprovideadditionaldampingratioforthestructureandimprovethecharacteristics