基于减震分灾模式的混凝土框架抗震加固方法研究

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基于分灾模式的抗震加固(即在原框架外新增结构承担分灾任务)方法对原结构使用功能影响最小,且可避开原梁柱节点难以加固的难题,因而应用前景广阔。目前研究人员已提出增设分灾框架、分灾剪力墙和带普通钢支撑分灾框架三类抗震分灾方法。为综合既有方法的优点,克服各自缺点,提出增设分灾防屈曲支撑框架的抗震加固思路并开展研究。  本文中以一通用5层普通钢筋混凝土框架结构为待加固原型,分别采用增设普通分灾框架、增设普通分灾剪力墙、增设带普通钢支撑分灾框架和作者提出的增设带防屈曲支撑分灾框架四种抗震加固方案进行加固设计,应用ETABS软件进行抗震性能对比分析。结果表明,增设的普通钢支撑在强震作用下容易发生整体屈曲失稳而失效;在同时满足小震保持弹性、大震不发生倒塌的前提下,普通分灾框架和普通分灾剪力墙的截面面积需求较大;而增设的防屈曲支撑既能更有效满足结构体系小震保持弹性,大震不倒要求,又能有效减小分灾结构的截面尺寸,且防屈曲支撑的等效用钢量比普通钢支撑减少50%以上。  接着作者对分灾防屈曲支撑的布置方案进行对比分析,应用ETABS软件计算了19个方案。结果表明,防屈曲支撑均匀分散布置,且沿楼层连续布置,可避免因局部的刚度突变而出现薄弱层,从而更有效提高结构的抗震性能。  最后作者进行基于性能的抗震加固设计初探,对前述增设普通分灾框架、增设普通分灾剪力墙、增设带钢支撑分灾框架和增设带防屈曲支撑分灾框架四种抗震加固方案进行基于性能的抗震特性对比分析。结果表明,分灾框架结构体系、分灾剪力墙结构体系和分灾钢支撑框架体系虽然均能满足“小震不坏”和“大震不倒”的量化指标,但是都未满足“中震可修”的抗震设防目标;相反对于分灾防屈曲支撑结构体系,若此结构体系为一般建筑物,则其能满足“中震可修”的性能目标要求。因此分灾防屈曲支撑结构体系的抗震性能比其余三种结构体系更加优越。
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