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北京滑動橡膠支座的結構模型振動臺試驗研究

我國現(xiàn)行建筑抗震設計規(guī)范及標準設計圖集對現(xiàn)澆鋼筋混凝土板式樓梯提出了增設滑動橡膠支座的構造措施,為檢驗其有效性,以設置聚四氟乙烯板構成的滑動橡膠支座的混凝土框架樓梯間結構單元為對象,對縮尺比例為1∶3的模型結構進行了振動臺試驗,通過輸入不同的地震波,考察其遭遇不同烈度水準地震作用下的抗震性能。試驗結果表明:梯段板下端設置滑動支座的樓梯間結構單元具有良好的抗震性能,破壞主要集中在樓梯間的框架梁柱中,在強震作用下,樓梯構件(包括梯段板、平臺板、梯梁和梯柱)本身未發(fā)生先于框架梁柱的破壞;聚四氟乙烯板構成的滑動支座作用很有效,梯段板下端沿輸入動方向發(fā)生了期望的水平滑動位移;同時,此處也伴隨出現(xiàn)值得注意的豎向翹起和落下的現(xiàn)象。

　　樓梯作為建筑的豎向疏散通道，人流疏散時會產(chǎn)生較大的集中活荷載，特別在地震作用框架結構時，致使整體現(xiàn)澆板式樓梯受力性能更加薄弱，其中一個主要原因是梯段板在順梯板方向的斜向支撐破壞，會加快樓梯間相關結構構件的破壞。本文通過研究滑動支座板式樓梯能有效釋放順梯板方向的斜撐作用，以期為樓梯參與結構整體共同工作提供依據(jù)。論文通過建立三種模型：無樓梯模型(即結構整體工作時不建入樓梯構件，但施加樓梯荷載)，整體現(xiàn)澆板式樓梯模型和滑動支座板式樓梯模型，利用Pushover對結構進行模擬并對比分析三種模型計算結果，得出如下結論：

⑴在梯段板下端設置滑動支座后，可有效降低順梯板方向的斜撐作用。在結構設計時，整體現(xiàn)澆板式樓梯參與結構整體工作時，在結構模型建立時就必須輸入樓梯影響，增加建模難度。采用滑動支座板式樓梯參與結構整體工作時，在結構模型建立時則不輸入樓梯影響，其計算結果與無樓梯模型計算結果進行對比，發(fā)現(xiàn)結構的自振周期、振型順序、基底剪力、層間位移、構件內(nèi)力等結構主要參數(shù)指標兩者差異不大，表明設置滑動支座板式樓梯參與結構整體工作具有可行性。

⑵為保證結構在進入塑性破壞前梯段板具有足夠的支承長度，避免失效。文中提出了滑動支座樓梯支承長度=踏步寬+層高塑性層間位移角，其中“塑性層間位移角”為“失效點”處的結構最大層間位移角。因?qū)嶋H工程的結構體系，柱網(wǎng)尺寸、層高等不同，致使結構“失效點”處的最大層間位移角差異較大。

因此文中采用《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010[1]第5.5.5條中提出鋼筋混凝土框架結構的彈塑性層間位移角限值[θP]=1/50作為控制指標，計算出的支承長度大于理論計算結果，偏于保守，具有可操作性