【摘要】：多層鋼筋混凝土(RC)框架結(jié)構(gòu)以其平面布置靈活、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)在世界各地的工業(yè)、民用以及公共建筑中獲得了廣泛應(yīng)用。但是,它也存在抗側(cè)剛度低、抗震防線少,容易倒塌等缺點(diǎn)。歷次大地震中均發(fā)現(xiàn),RC框架幾乎未出現(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范要求的“強(qiáng)柱弱梁”破壞機(jī)制,最嚴(yán)重的震害是底層或底部幾層柱端出鉸(層間屈服機(jī)制),產(chǎn)生較大殘余變形甚至倒塌,震后不得不拆除,造成巨額生命財(cái)產(chǎn)損失。2008年汶川地震后,我國及時(shí)地修訂了《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》和《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》;2010版抗震規(guī)范從多方面加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要求;2015年修訂了《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》,取消了不設(shè)防區(qū),并提升了很多地區(qū)的抗震設(shè)防烈度;2016年抗震規(guī)范局部修訂版中又大幅度地提高了“二階段設(shè)計(jì)”的地震作用。這一系列舉措意味著大量按舊規(guī)范設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu),不能滿足新規(guī)范和抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求,需要抗震鑒定和加固才能繼續(xù)使用。RC框架的常規(guī)抗震加固方法主要有增設(shè)抗震墻、翼墻、支撐等。這些方法固然有助于提高RC框架的抗震性能,但是普遍需要在室內(nèi)施工,帶來一系列弊端,諸如空間狹小,施工操作困難,噪音、粉塵、建材搬運(yùn)、拆除等嚴(yán)重?fù)p害了使用環(huán)境,同時(shí)與加固部位有關(guān)的裝飾面層、門窗及墻的拆除復(fù)原等將造成資源浪費(fèi),而新增構(gòu)件可能影響原結(jié)構(gòu)空間的利用和建筑的使用功能。實(shí)踐表明上述弊端和昂貴的加固修復(fù)費(fèi)用往往是阻礙抗震加固技術(shù)推廣應(yīng)用的兩個(gè)主要原因。顯然業(yè)主更樂于接受不影響正常使用、工期短、加固費(fèi)用低的抗震加固技術(shù)。已在日本研究和應(yīng)用比較成熟的外附子結(jié)構(gòu)(鋼支撐、搖擺墻、框架、斜拉柱等)加固法,因施工作業(yè)只在建筑物外部進(jìn)行,又具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益而受到越來越多的關(guān)注,“不入戶加固”已成為日本抗震加固技術(shù)的最主要發(fā)展趨勢(shì)�；谏鲜霰尘�,本文將外附耗能子結(jié)構(gòu)與預(yù)制裝配式技術(shù)相結(jié)合,提出一種新型的抗震加固方法,即采用外附空腹桁架和BRB框架加固結(jié)構(gòu)。在框架縱向外附空腹桁架,同時(shí)在結(jié)構(gòu)邊榀橫向框架的中跨外貼BRB支撐框架。該加固技術(shù)所用子結(jié)構(gòu)可在工廠預(yù)制裝配,用錨栓和粘結(jié)材料與既有RC框架連接,可避免室內(nèi)作業(yè)、綠色環(huán)保、施工周期短,符合建筑工業(yè)化的發(fā)展方向。為了解外附空腹桁架和BRB支撐框架加固技術(shù)的抗震性能,本文利用SAP2000建立RC框架以及加固結(jié)構(gòu)模型,通過非線性動(dòng)力時(shí)程分析和Pushover分析得到結(jié)構(gòu)的最大層間位移角、層間剪力、結(jié)構(gòu)位移、層間位移集中系數(shù)、塑性鉸分布等數(shù)據(jù),從X方向(縱向)、Y方向(橫向)分析多遇和罕遇地震作用下外附子結(jié)構(gòu)剛度、耗能鋼梁腹板開孔對(duì)結(jié)構(gòu)耗能及加固效果的影響。本文研究內(nèi)容和主要結(jié)論如下:1.介紹了外附空腹桁架加固RC框架有限元模型的建立、相關(guān)單元設(shè)計(jì)參數(shù)的確定方法。建立參數(shù)不同的6個(gè)加固結(jié)構(gòu)模型以及既有結(jié)構(gòu)模型;從SAP2000數(shù)據(jù)庫中選擇4條天然地震波及擬合2條人工地震波;對(duì)加固結(jié)構(gòu)和既有結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性動(dòng)力時(shí)程分析和Pushover分析,得到結(jié)構(gòu)的最大層間位移角、結(jié)構(gòu)位移、層間剪力和塑性鉸分布等數(shù)據(jù)。2.多遇地震作用下,未加固結(jié)構(gòu)的X向、Y向?qū)娱g位移角最大值均達(dá)到0.002左右,未加固結(jié)構(gòu)的X向、Y向結(jié)構(gòu)位移最大值達(dá)到27mm以上,加固結(jié)構(gòu)的位移明顯減小。不同參數(shù)加固結(jié)構(gòu)在Y向的層間剪力差值很小,X向?qū)娱g剪力差值較大。結(jié)果說明:外附空腹桁架和BRB框架加固結(jié)構(gòu)在抵御Y方向地震作用時(shí),主要依靠橫向外貼BRB支撐框架的彈性剛度。改變縱向加固方式對(duì)結(jié)構(gòu)Y方向?qū)娱g剪力和位移的影響非常小,但對(duì)結(jié)構(gòu)X向?qū)娱g剪力和位移的影響較大;加固結(jié)構(gòu)與既有結(jié)構(gòu)在兩個(gè)方向的位移和層間剪力差值均隨著層數(shù)的增加而減小。對(duì)于X向位移控制,采用外附空腹桁架加固要明顯好于外附柱構(gòu)件加固;耗能鋼梁相同時(shí),空腹桁架中的型鋼混凝土柱的抗側(cè)剛度越大,控制效果越好。外貼BRB支撐框架加固在位移控制方面優(yōu)于外附空腹桁架加固,但層間剪力更大。3.罕遇地震作用下,未加固結(jié)構(gòu)的X向、Y向?qū)娱g位移角最大值達(dá)到0.01以上,加固結(jié)構(gòu)的位移有所減小,層間位移角更為均勻,且層間剪力有所增加。未加固結(jié)構(gòu)的X向、Y向頂點(diǎn)位移最大值達(dá)到131mm以上,加固結(jié)構(gòu)位移減幅最大超過50%。相對(duì)于多遇地震作用,罕遇地震作用下加固結(jié)構(gòu)與既有結(jié)構(gòu)的位移差值明顯增大,層間剪力差值明顯減小,且加固結(jié)構(gòu)與既有結(jié)構(gòu)的位移和層間剪力差值隨著層數(shù)的增加而減小。改變縱向子結(jié)構(gòu)的型鋼混凝土柱尺寸參數(shù)等對(duì)結(jié)構(gòu)Y方向?qū)娱g剪力和位移的影響非常小,但對(duì)結(jié)構(gòu)X向的層間剪力和位移響應(yīng)影響顯著。加固結(jié)構(gòu)的X向位移降低效果與空腹桁架的型鋼混凝土柱抗側(cè)剛度有關(guān),增加空腹桁架型鋼混凝土柱的抗剪剛度更利于開孔鋼梁進(jìn)入剪切屈服階段;空腹桁架抗剪剛度越大,減幅效果越明顯。4.層間位移集中系數(shù)DCF隨剛度系數(shù)?的增大而減小,且減幅逐漸降低;KG-3和KG-5的層間位移集中系數(shù)較為理想,平均值分別為1.32、1.25。當(dāng)空腹桁架抗側(cè)剛度達(dá)到一定程度時(shí),外附空腹桁架加固結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期塑性鉸分布,且空腹桁架型鋼混凝土柱抗側(cè)剛度越大,耗能鋼梁的耗能效果越明顯。采用外貼含BRB框架加固時(shí),沿豎向均布合理剛度的BRB支撐可以實(shí)現(xiàn)良好的塑性鉸分布;若沿豎向布置變剛度BRB支撐需注意加固結(jié)構(gòu)可能發(fā)生薄弱層轉(zhuǎn)移,BRB支撐剛度需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。
【學(xué)位授予單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU375.4;TU352.11

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2653620