设实用型滑动支座的混凝土框架楼梯抗震性能试验研究

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楼梯是建筑物的重要组成部分,但其在地震中经常发生严重的破坏,尤其是框架结构的楼梯。2010年颁布的《建筑抗震设计规范》GB50011-2010提出了在梯段板下端设置滑动支座的措施,现浇钢筋混凝土板式楼梯的图集也给出了一些建议做法,近年来相关科研机构和学者开展了一些关于滑动支座框架楼梯间的理论分析和试验研究。2012年,北京工业大学赵均、朱玉玉等人进行了普通框架结构楼梯间和设置聚四氟乙烯板滑动支座的框架结构楼梯间的拟静力试验研究,试验发现,设置聚四氟乙烯板滑动支座的楼梯明显区别于普通框架结构楼梯的破坏,能够有效地将楼梯构件的传力途径断开,楼梯不参与抗侧力工作,发挥了楼梯的建筑和使用功能。但考虑到聚四氟乙烯板材料成本高以及在地震作用下正常使用阶段楼梯间舒适度等要求的原因,希望能够有一种低成本的材料替代聚四氟乙烯板,发挥滑动支座的功能,又能达到很好的抗震效果。因此,本文就这种实用型滑动支座进行了进一步研究。  本文选取设置塑料薄膜滑动支座的框架楼梯间单元为研究对象,其中楼梯为最常用的双跑板式楼梯,为了形成试验对比,其他任何条件都不改变。通过对楼梯间试件的拟静力两点水平加载试验,了解这种框架楼梯间在水平和垂直双向荷载作用下初始裂缝的开展位置、裂缝形态、发展规律和试件破坏形态,确定了开裂荷载和极限荷载;通过试验分析这种楼梯间的破坏过程与破坏特征、承载力、变形性能、耗能能力、刚度退化以及滑动支座的效果等抗震性能;之后对比分析了两种不同材料滑动支座的框架结构楼梯间的抗震性能。试验结果表明:  1、设置塑料薄膜滑动支座的框架楼梯间,其破坏机制与纯框架较相似,且明显表现为“强柱弱梁”,梁端柱顶塑性区充分转动耗能,滑动支座表现出了良好的滑动性能,有效地改变了楼梯间的受力状态。  2、分析对比两种框架楼梯间的试验结果发现:两种不同材料的滑动支座在结构的承载力、刚度、变形和耗能能力等各个方面的性能都极为相似,均能发生较大的塑性变形,改善了框架楼梯间的后期抗震性能;且塑料薄膜的成本低廉,施工方便,能够很好地替代聚四氟乙烯板在滑动支座处发挥的作用。  在此基础上,本文对两种不同材料滑动支座的经济性进行了对比分析,对楼梯按常规构造的框架结构和楼梯设有滑动支座的框架结构进行了整体的有限元分析,并为后续的楼梯设计提出了具体建议。  通过本文的研究,对实用型滑动支座框架楼梯间的抗震性能有了进一步的了解,为框架结构楼梯的理论研究和工程应用提供了参考。
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