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楼梯对多高层钢结构抗震性能的影响

作　者: 李艳祥
导　师: 王俊平
学　校: 昆明理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 地震作用 钢框架结构 传统钢结构楼梯 滑动支座钢结构楼梯
分类号: TU973.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


通过5.12汶川地震血的教训,楼梯的概念设计引起了首次革命。对于混凝土结构楼梯,国家规范、图集提出相关计算方法和构造措施,忽略了钢结构楼梯在钢框架结构体系中的影响和作用,工程界对其设计依据还处于传统设计方法,随着地震的活跃,钢结构楼梯的设计也产生了较多的争议。首先分析楼梯对钢框架结构、钢框架支撑结构、钢框架核心筒结构的整体结构和局部结构的影响,整体结构分析结果包括周期、周期比、位移角、位移比等,局部结构分析结果包括斜梁、楼梯间框架梁、楼梯间框架柱等。楼梯对侧向刚度较弱的钢框架结构影响比较复杂突出,框架结构和框架支撑结构中楼梯受力复杂；可以忽略楼梯对钢框架支撑结构和钢框架核心筒结构的影响、钢框架核心筒中楼梯斜梁轴向受力。其次针对传统楼梯和滑动支座楼梯对钢框架结构整体性能分析,主要包括地震作用下钢框架结构偏心率、周期、层间位移的影响分析,楼梯布置和楼梯井面积率对框架结构的影响分析。提出滑动支座形式、楼梯布置形式、楼梯间框架梁柱内力放大系数。最后将“安全岛”的理念应用到楼梯概念设计中,在地震作用下将楼梯“抗”理念转变为“放”,释放“楼梯效应”。将这种理念应用到未来钢结构概念设计中,达到抗震性能设计要求。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 问题的提出  8
  1.2 钢结构楼梯在建筑结构中的应用  8-10
    1.2.1 钢结构楼梯的优势  9
    1.2.2 钢结构楼梯的结构形式  9-10
  1.3 钢结构楼梯的应用趋势  10-11
  1.4 钢结构楼梯的研究现状  11
  1.5 本文的主要内容、研究方法和目的  11-14
第二章 钢楼梯对钢结构体系的抗震性能影响  14-48
  2.1 钢结构体系的整体受力分析控制  14-22
    2.1.1 结构振型控制  14-15
    2.1.2 结构周期比  15-16
    2.1.3 结构层间位移角和位移比  16-18
    2.1.4 结构质心和刚心  18
    2.1.5 结构相邻侧向刚度比  18-19
    2.1.6 结构刚重比  19-20
    2.1.7 结构剪重比  20-21
    2.1.8 结构轴压比  21-22
  2.2 有限元模型的建立及分析  22-27
    2.2.1 MIDAS Gen简介  22
    2.2.2 单元分类及其分析功能  22-24
    2.2.3 MIDAS Gen软件分析要点  24-26
    2.2.4 MIDAS Gen软件设计内容  26-27
  2.3 楼梯对框架结构受力分析  27-36
    2.3.1 框架结构的受力分析  29-31
    2.3.2 楼梯-框架结构受力分析  31-35
    2.3.3 楼梯-框架与框架结构对比  35-36
  2.4 框架支撑结构中楼梯对结构影响  36-42
    2.4.1 框架支撑结构的受力分析  38-39
    2.4.2 楼梯-框架支撑结构受力分析  39-40
    2.4.3 楼梯-框架支撑结构与框架支撑结构对比  40-42
  2.5 钢框架核心筒结构中楼梯对结构影响  42-45
    2.5.1 钢框架核心筒结构的受力分析  43-44
    2.5.2 楼梯-钢框架核心筒结构受力分析  44
    2.5.3 楼梯-钢框架核心筒结构和钢框架核心筒结构对比  44-45
  2.6 本章小结  45-48
第三章 传统楼梯和滑动楼梯对框架结构整体性能分析  48-58
  3.1 传统楼梯和滑动楼梯布置对框架结构偏心率的影响分析  48-51
  3.2 传统楼梯和滑动楼梯对框架结构的周期影响分析  51-52
  3.3 传统楼梯和滑动楼梯对框架结构层间位移的影响分析  52-54
  3.4 传统楼梯和滑动楼梯井面积率对框架结构的影响分析  54-56
  3.5 本章小结  56-58
第四章 框架结构中传统楼梯和滑动楼梯构件受力分析  58-62
  4.1 传统楼梯和滑动楼梯斜梁构件计算分析  58-60
  4.2 传统楼梯和滑动楼梯平台构件计算分析  60
  4.3 本章小结  60-62
第五章 楼梯对相连框架构件的影响分析  62-66
  5.1 支座形式与计算模型的简化  62-63
  5.2 楼梯对框架梁的影响分析  63-64
  5.3 楼梯对框架柱的影响分析  64-65
  5.4 本章小结  65-66
第六章 结论与展望  66-68
  6.1 结论  66-67
  6.2 展望  67-68
发表学术论文  68-70
致谢  70-72
参考文献  72-76

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 高层建筑 > 高层建筑结构 > 结构类型与体系 > 钢结构
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