混凝土框架结构楼梯抗震关键技术及减震控制研究

the interaction between stairs and frame didn't been Reasonable considered in seismic design of reinforced concrete frame structure before the Code Seismic Design of Buildings of 2010 edition issuing, which Introducing negative impact on the seismic performance of both stairs and frame. In particular, serious consequences that the escape way and Rescue Channel would be blocked would come with destruction of the stairs. The main contents of the applications were listed as bellow: 1. How did the stairs influence the seismic performance of Reinforced concrete frame structure without considering the stair? 2. The variation of mechanical parameters of the contact surface of siding bearings stairs disturbed by earthquake would be investigated.3. Based on the technology of seismic isolation, Supports with simple structure which were applicable to sliding stairs-reinforced concrete frame structure system would be researched. 4. Seismic performance and design theory of energy dissipation supports- reinforced concrete frame structure system would be investigated, and the energy dissipation supports with the characters of efficient, stable, cost-effective would be developed. The research results could be applied to reinforced concrete frame structure system which is widely used in china，having important significance and application value。

我国2010年版建筑抗震设计规范颁布前，钢筋混凝土框架结构的抗震设计未合理考虑楼梯与框架部分的相互作用，导致框架和楼梯的抗震性能都受到了负面影响。特别是楼梯的破坏将阻断人员逃生和救援的通道，后果严重。本项目将对此问题加以研究，内容包括：一、研究既有楼梯对未考虑其影响的钢筋混凝土框架结构抗震性能的影响；二、研究地震作用下滑动支座楼梯接触面力学参数的变化规律；三、借鉴隔震技术的研究成果，研发适用于滑动支承楼梯-钢筋混凝土框架结构体系的简易支座；四、研究阻尼支座楼梯-钢筋混凝土框架结构的抗震性能、设计理论以及开发高效、稳定、高性价比的阻尼支座. 本项目研究成果可应用于量大面广的钢筋混凝土框架结构，具有较为重要的研究意义和应用价值。

楼梯是建筑结构的重要组成部分，能否合理考虑楼梯与框架部分的相互作用，将直接影响整体结构的抗震性能。目前仅考虑竖向荷载设计的楼梯在历次地震中都表现不佳，发生较大破坏并造成严重的后果。基于此本项目主要进行了如下研究：一、研究既有楼梯对未考虑其影响的钢筋混凝土框架结构抗震性能的影响；二、研究地震作用下滑动支座楼梯接触面力学参数的变化规律；三、借鉴隔震技术的研究成果，研发适用于滑动支承楼梯-钢筋混凝土框架结构体系的简易支座；四、研究阻尼支座楼梯-框架结构的抗震性能、设计理论以及开发高效、稳定、高性价比的阻尼元件。结果表明：（1）楼梯与框架采用常规构造方式整体连接时，楼梯部分作为不对称斜撑参与承受侧向荷载，受力后首先遭到破坏，且导致框架构件的不均匀受力，使得框架柱发生脆性破坏，进而引起试件整体失效，采用这种整体连接方式的框架楼梯对结构抗震不利。（2）带高端平台板型滑动支座楼梯具有良好的抗震性能，楼段板不参与抵抗侧向力，未发生破坏。加载至框架破坏时，高端平台板和底端挑板同样未发生明显破坏，滑动支座具有较好的抗震效果，梯段板下端产生了预加载方向同向的水平滑动，且发生竖向翘起现象。（3）与固定支座楼梯和滑动支座楼梯相比，阻尼支座楼梯的力-位移滞回曲线更为饱满，支座屈服后结构耗能能力显著提高，整体结构的变形能力较强，整体来看阻尼支座楼梯可以为结构提供较高的附加阻尼比，既解决了阻尼装置的安装空间问题，又节省了常规减震支撑的预埋件和连接部件的费用。（4）开发并研究了多种类型的耗能元件，包括预紧力较小的叠层摩擦阻尼器、制作成本低廉的摩擦弹塑性复合耗能阻尼器、可实现蝴蝶型滞回曲线的拟线性滞回阻尼器、性能稳定且无位移幅值上限的齿轮传动环向剪切型铅阻尼器，通过合理设计均可将此类阻尼器用于减震楼梯中。相关研究成果可为减震楼梯在建筑结构中的应用提供理论、试验和数值分析指导。