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唐山滑動橡膠支座的結(jié)構(gòu)模型振動臺試驗研究

我國現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計規(guī)范及標準設(shè)計圖集對現(xiàn)澆鋼筋混凝土板式樓梯提出了增設(shè)滑動橡膠支座的構(gòu)造措施,為檢驗其有效性,以設(shè)置聚四氟乙烯板構(gòu)成的滑動橡膠支座的混凝土框架樓梯間結(jié)構(gòu)單元為對象,對縮尺比例為1∶3的模型結(jié)構(gòu)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(jié)果表明:梯段板下端設(shè)置滑動支座的樓梯間結(jié)構(gòu)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(gòu)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(gòu)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(jié)構(gòu)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(guān)結(jié)構(gòu)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)整體工作時不建入樓梯構(gòu)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(jié)構(gòu)進行模擬并對比分析三種模型計算結(jié)果，得出如下結(jié)論：

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

⑵為保證結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)最大層間位移角。因?qū)嶋H工程的結(jié)構(gòu)體系，柱網(wǎng)尺寸、層高等不同，致使結(jié)構(gòu)“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(shè)計規(guī)范》GB50011-2010[1]第5.5.5條中提出鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)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(jié)果，偏于保守，具有可操作性