屈曲約束支撐的抗震加固效果研究.pdf

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1、Science&TechnologyVision2012年O5月第14期科技視界高校科技屈曲約束支撐的抗震加固效果研究湯翔(同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院中國上海200092)【摘要】屈曲約束支撐克服了傳統(tǒng)支撐受壓屈曲的問題，不僅可以用于新建建筑，還可以用于既有建筑物的抗震加固。本文以一典型的單跨框架結(jié)構(gòu)為例，采用增設(shè)屈曲約束支撐的加固方法，基于SAP2000的靜力彈塑性分析，對比了加固前后結(jié)構(gòu)在罕遇地震下的抗震性能進(jìn)行。研究表明，采用該加固方法可以明顯改善結(jié)構(gòu)的抗震性能?！娟P(guān)鍵詞】屈曲約束支撐；抗震加固；靜力彈塑性分析0引言的凈截面抗拉強(qiáng)度。為了保證屈曲約束支撐的耗

2、能能力，其節(jié)點(diǎn)連接承載力應(yīng)不小于1．2倍支撐的極限承載力抗震加固是提高既有結(jié)構(gòu)抗震性能的重要措施．歷次震害調(diào)查的結(jié)果也證明了這一措施的有效性。在框架結(jié)構(gòu)的整2工程概況和加固方案體性加固方法中，增設(shè)支撐是很常見的加固方法，這種方法某教學(xué)樓為4層現(xiàn)澆鋼筋混凝土單跨框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)平可以合理地改善結(jié)構(gòu)體系，對原結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷較少且施工面布置圖見圖1。單跨跨度6．0m．外挑走廊2．1m．開間3．6m，便捷。屈曲約束支撐在受拉和受壓時(shí)都能發(fā)生屈服，使支撐層高均為3．6m?？蚣苤叽鐬?00mrnx400mm，橫向框架梁尺的受拉承載力與受壓承載力相當(dāng)，克服了傳統(tǒng)支撐的受壓

3、屈寸為250mrnx550mm，縱向框架梁尺寸為250mmx350mm．走曲問題。本文以一典型的單跨框架結(jié)構(gòu)為例，采用增設(shè)屈曲廊端部連梁尺寸為250mmx250mm，混凝土現(xiàn)澆板厚100mm。約束支撐的加固方法，基于SAP2000的靜力彈塑性分析，對梁、柱、板均采用C25混凝土，受力主筋采用HRB335級鋼比了加固前后結(jié)構(gòu)在罕遇地震下的抗震性能。筋，箍筋采用HRB235級。設(shè)計(jì)地震分組第2組，場地類別II1屈曲約束支撐的設(shè)計(jì)方法類，設(shè)防烈度7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度0．15g。屈曲約束支撐平面布置如圖1所示．橫向支撐采用人字形布置，縱向支在彈性設(shè)計(jì)階段，屈曲約

4、束支撐的設(shè)計(jì)方法與普通支撐撐采用單斜撐布置。屈曲約束支撐有效截面面積取基本相同。在支撐布置、構(gòu)件驗(yàn)算和節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)等方面與普通2500mm．屈服力取300kN。支撐略有不同。1．1支撐布置屈曲約束支撐的布置原則總體上與普通支撐類似【1：在平面布置上，屈曲約束支撐的布置應(yīng)使結(jié)構(gòu)在兩個(gè)主軸方向的動力特性相近，盡量使結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心與剛度中心重合，從而減小地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)：在立面布置上，避免因局圖1增設(shè)屈曲約束支撐平面布置圖部的剛度削弱或突變形成薄弱部位，造成地震作用下的應(yīng)力3罕遇地震下的靜力彈塑性分析集中或塑性變形集中。此外，屈曲約束支撐采用K形布置時(shí)會在框架柱中

5、部給柱帶來一個(gè)不利的側(cè)向集中力，而采用x運(yùn)用SAP2000田對加固前后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力彈塑性分析目形布置時(shí)因?yàn)榍s束支撐的中部毛截面較大，布置很難實(shí)(推覆分析)。原結(jié)構(gòu)模型計(jì)為M0，加固后結(jié)構(gòu)模型計(jì)為M1?，F(xiàn)。因此屈曲約束支撐宜采用單斜撐和V形(倒v形)布置。SAP2000中提供兩種推覆分析方法：基于荷載增量的荷載控1．2構(gòu)件驗(yàn)算制法和基于目標(biāo)位移的位移控制法。由于采用荷載增量法較屈曲約束支撐在受壓和受拉時(shí)都可以屈服，不需要進(jìn)行難獲得荷載一位移曲線的下降段，一般采用目標(biāo)位移控制法。穩(wěn)定驗(yàn)算．僅需要進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。計(jì)算模型在Y向推覆分析中的主節(jié)點(diǎn)目標(biāo)控制位移均取

6、1．3節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)300mm．相當(dāng)于結(jié)構(gòu)總高度×混凝土框架結(jié)構(gòu)的彈塑性層間普通鋼結(jié)構(gòu)支撐節(jié)點(diǎn)的連接承載力應(yīng)不小于1．2倍支撐位移角限制。位移增幅次數(shù)取30次。研究表明，對于第一振作者簡介：湯翔(1986一)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)榻Y(jié)構(gòu)加固與數(shù)值仿真。8。J科技視界scENcE&TEcHN。L。GYVI。NScience&TechnologyVision高?？萍伎萍家昚P-2012年05月第14期型自振周期小于2s的結(jié)構(gòu)，選用模態(tài)分布的水平加載形式更地．7度設(shè)防(0．15g)，罕遇地震)同樣轉(zhuǎn)換為A—D格式的需求為合理。根據(jù)模態(tài)分析的結(jié)果，模型M0和M1的第一

7、自振周譜，將能力譜曲線和需求譜畫在同一坐標(biāo)系中，兩曲線的交期都小于2s，因此采用第一階模態(tài)側(cè)向力分布形式分別對各點(diǎn)稱為性能點(diǎn)。各模型在Y向推覆分析性能點(diǎn)處的樓層位移模型進(jìn)行Y向的推覆分析，得到模型Y向的基底剪力一頂點(diǎn)4如圖33所示。巡2顰1O位移曲線，如圖2所示。由圖2可知，在Y向推覆分析下，采用增設(shè)屈曲約束支撐加固后，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度、承載力有較大提高，但在頂點(diǎn)位移達(dá)到58mm時(shí)，承載力有明顯的下降，變形能力也顯著降2500低。由圖3可知，在Y向推覆分析性能點(diǎn)時(shí)刻，采用屈曲約束寶2000支撐加固后，結(jié)構(gòu)的位移約減小到原結(jié)構(gòu)的50％，加固效果50。明顯蠼輔}{

8、10004結(jié)論∞00本文以SAP2000的數(shù)值模擬為