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汶川地震中建筑物典型震害分析与数值计算

作　者: 沈靓
导　师: 柳炳康
学　校: 合肥工业大学
专　业: 防灾减灾及防护工程
关键词: 汶川地震震害分析框架楼梯参与工作底框砖房薄弱层转移有限元分析静力弹塑性分析
分类号: TU352.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

汶川大地震对人民的生命财产造成了巨大的损失,也是对我国现行的房屋设计规范的一次整体检验。在灾难过后,对这些震害现象进行归纳分析将对完善我国建筑抗震设计方法提供大量的资料,对今后的抗震提供翔实的参考。有些震害现象是在以往地震中未暴露出或未曾引起专家学者注意的。本文通过震害调查中收集的第一手资料对框架结构中楼梯体系的震害现象进行了归纳整理及有限元分析,深入探讨了楼梯体系中梯段板、梯柱、平台梁、板等部件发生破坏原因,并由有限元软件的弹性和弹塑性分析结果得到了楼梯各部件的破坏机理,最后针对地震中各个破坏部位提出了设计建议和抗震构造加强措施。此外,本文通过对底层框架上部砖房结构震害现象的归纳分析,解释了底层框架叠合塌落、产生较大侧向变形、底层抗震墙破坏、底层框架柱破坏等震害现象发生的原因,并着重分析了一些如:底层框架砖房薄弱层的转移、底层框架砖房梁柱加腋部位的破坏等先前未引起重视的情况。本文简化了底层框架上部砖房侧移刚度比控制时的计算,并以材料力学方法分析探讨了梁柱垂直加腋部位发生塑性铰转移的原因。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-17
第一章绪论  17-20
  1.1 选题背景及意义  17-18
  1.2 本文主要研究的内容  18-20
    1.2.1 框架楼梯震害分析  18-19
    1.2.2 底层框架砖房震害分析  19-20
第二章框架结构楼梯震害及有限元分析  20-57
  2.1 概述  20-25
    2.1.1 楼梯的结构组成及分类  20-21
    2.1.2 板式楼梯的传力途径  21
    2.1.3 楼梯在抗震中的作用  21-22
    2.1.4 现行楼梯设计方法  22-23
    2.1.5 目前软件考虑楼梯构件的方法  23-24
    2.1.6 框架楼梯的研究现状  24-25
  2.2 框架楼梯主要震害现象分析  25-35
    2.2.1 梯段板破坏分析  25-27
    2.2.2 楼梯间角柱的破坏  27-28
    2.2.3 楼梯梯柱的破坏  28
    2.2.4 楼梯起步处短柱的破坏  28-29
    2.2.5 楼梯平台梁、板的破坏  29-30
    2.2.6 楼梯梯段板施工缝处的破坏  30-31
    2.2.7 楼梯采用冷加工钢筋破坏  31-32
    2.2.8 楼梯两侧填充墙作用  32-33
    2.2.9 室外楼梯的破坏  33-34
    2.2.10 楼梯周边填充墙的破坏  34-35
  2.3 抗震分析原理及模型概况  35-41
    2.3.1 抗震设计的基本原则  35-36
    2.3.2 抗震设计反应谱方法  36-38
    2.3.3 结构地震反应的Pushover 方法  38-39
    2.3.4 模型概况  39-41
  2.4 有限元弹性分析——模态分析  41-47
    2.4.1 楼梯结构对框架整体的影响  41-43
    2.4.2 楼梯对楼梯间角柱的影响  43
    2.4.3 楼梯的平面布置对框架结构的影响  43-45
    2.4.4 梯段板的分析  45-46
    2.4.5 梯柱的分析  46-47
    2.4.6 梯梁的分析  47
  2.5 有限元弹塑性分析——静力弹塑性分析  47-54
    2.5.1 概述  47-48
    2.5.2 Pushover 分析的基本假定  48-49
    2.5.3 Pushover 分析实施的步骤  49
    2.5.4 塑性铰的定义  49-50
    2.5.5 侧向荷载模式及分析工况  50-51
    2.5.6 需求谱  51-52
    2.5.7 分析结果  52-54
  2.6 小结和设计建议  54-57
    2.6.1 楼梯平面布置  54
    2.6.2 楼梯设计的“抗”与“放”  54-55
    2.6.3 梯段板和平台梁、板应按实际受力状态配筋  55
    2.6.4 楼梯施工缝的设置位置和施工质量  55
    2.6.5 钢筋性能的优化  55-56
    2.6.6 填充墙的构造措施  56-57
第三章底层框架上部砖房结构的震害调查和分析  57-75
  3.1 概述  57-60
    3.1.1 四川地区底层框架上层砖房结构的建筑特征  57
    3.1.2 底层框架上层砖房结构的震害调查及分析的研究现状  57-59
    3.1.3 现行规范规定  59-60
  3.2 底层框架上层砖房结构震害调查  60-69
    3.2.1 底层框架叠合塌落  61-62
    3.2.2 底层产生较大侧移变形  62-63
    3.2.3 底层抗震墙破坏  63-64
    3.2.4 底层框架柱破坏  64-66
    3.2.5 底层框架砖房薄弱层转移  66-67
    3.2.6 底框结构梁柱加腋部位的破坏  67-69
  3.3 底层与二层侧移刚度比的简化计算  69-71
    3.3.1 侧移刚度比控制  69-70
    3.3.2 侧移刚度比简化计算  70-71
  3.4 梁柱加腋的塑性铰转移分析  71-74
    3.4.1 梁柱加腋在地震中作用  71
    3.4.2 框架梁垂直加腋的构造要求  71-72
    3.4.3 柱端加腋的塑性铰转移的条件  72
    3.4.4 梁柱加腋处应力计算  72-74
  3.5 小结  74-75
第四章结论与展望  75-78
  4.1 主要结论  75-77
    4.1.1 框架楼梯震害分析结论  75-76
    4.1.2 底层框架上部砖房结构震害分析结论  76-77
  4.2 展望  77-78
参考文献  78-81
攻读硕士学位期间发表的论文  81-82

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