基于性能的消能减震技术在加固工程中的应用研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:duyyy12345
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我国地震多发、震害严重,在新的时代背景下,社会经济建设的快速推进对建筑结构的功能性和安全度提出了更高的要求,大量既有建筑需要进行加固改造。相比于传统抗震加固方法,采用速度型黏滞阻尼器的消能减震技术因其加固机理明确、加固效果显著、施工周期短、施工对主体结构影响小等优点得到了广泛的应用,而在减震加固中引入基于性能的抗震设计思想,预设性能目标并通过大幅度提高结构抗震性能,能有效处理常规加固方法难以解决的强度、变形、构造等问题,充分发挥消能减震加固技术的优势,对既有结构抗震评估和加固设计有着重大的意义,同时也是最新《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016版)推荐的加固方法。本文主要完成的相关工作如下:(1)本文先是基于对现有成果的研究,归纳总结了采用黏滞阻尼器的消能减震技术原理,指出减震加固技术与传统提高构件抗力的加固技术相比具有显著优势。引入性能设计概念并作简要介绍,结合国内外相关规范规程阐述基于性能的消能减震设计主要内容,即地震设防水准、结构性能水平和预期性能目标,并给出一套基于性能的消能减震加固设计方法。最后本文将理论结合实际工程项目,根据项目特点和加固难点提出加固方案,设定预期性能目标,建立原结构和减震结构计算分析模型,分别在多遇和罕遇地震下进行动力时程分析,综合减震前后结构力指标、位移指标、动力响应指标、能量指标等,研究性能化设计在消能减震加固项目中的操作方法。(2)以合肥市某门诊住院楼改造项目为例,探究基于性能的消能减震技术在实际工程中的实现方式。根据工程背景和加固要求,指出原建筑使用功能的改变使得传统上直接加固结构构件的方法难以解决如锚固长度不足、箍筋直径偏小等抗震构造措施无法满足新要求的问题,同时,仅通过增大构件截面、外包型钢、粘贴钢板等方法进行加固设计工程量大、工期长、成本高、加固效果不明显,而且会影响建筑的正常使用。现引入性能化设计思想,通过显著提高结构抗震性能,使减震结构达到抗震规范中低延性构造要求,抗震构造等级降低一度。(3)以预设的减震性能目标为依据,设计并安装合适的黏滞阻尼器,采用ETABS有限元分析软件建立原结构和减震结构计算分析模型,分别在多遇地震和罕遇地震下进行动力时程分析,对比减震前后楼层剪力、层间位移角、顶点加速度、速度和能量耗散等指标变化情况,评价减震效果。同时以铰的可接受准则为衡量标准,对大震下减震结构进行性能校核,判断梁、柱、剪力墙、消能子结构破坏状态和性能水平。(4)综合小震七条地震波作用下力、位移、能量指标结果,大震三条地震波作用下位移、动力响应、能量指标和结构构件性能校核结果来量化结构性能水平。减震加固之后,结构的抗震性能显著提高,能达到预期的性能目标,满足规范中性能2低延性构造要求,本工程加固后抗震构造措施可降低一度。将性能设计思想引入加固工程是加固技术发展的一次重要变革,本文意在通过对其应用方法的研究,为基于性能的消能减震加固技术进一步推广提供参考和借鉴。
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