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既有建筑減震加固韌性提升案例
作者:廣西金固建筑科技有限責(zé)任加固公司  來源:本站  發(fā)表時間:2024/3/13 9:16:46  點(diǎn)擊:1152

廣西金固建筑科技有限責(zé)任加固公司:阻尼器BRB進(jìn)行減震加固的案例,并進(jìn)一步采用SAUSG-RES軟件進(jìn)行建筑抗震韌性評價(jià),驗(yàn)證韌性提升效果。


     


       
1 工程概況


       

     

某加固改造項(xiàng)目如圖1所示, 建筑平面外形呈矩形,為地上6層的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),平立面布置較規(guī)則。原設(shè)計(jì)使用用途為辦公 , 擬將一層  三層改造為幼兒園,四層  六層仍為辦公樓 。

(a)1層平面圖   

(b)三維軸測圖

圖1 某加固改造項(xiàng)目  
抗震設(shè)防烈度為8度(0.20g),設(shè)計(jì)地震分組為第二組, 場地類別為Ⅱ類,場地特征周期為0.4s。原 抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類(丙類建筑),改造后一層  三層為幼兒園,抗震設(shè)防類別為重點(diǎn)設(shè)防類(乙類建筑)。 《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50223-2008)的規(guī)定:重點(diǎn)設(shè)防類,應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度一度的要求加強(qiáng)其抗震措施?蚣苤拐鸬燃墳槎墸脑旌 一層  三層框架柱抗震等級應(yīng)為一級。 受使用功能限制,直接增加 一層  三層框架柱 箍筋難度較大,本文嘗試采用減震方案,從降低結(jié)構(gòu)延性需求的角度來降低構(gòu)造要求。  


     


       
2 加固方案


       

     

在一層~六層X向、Y向兩邊跨布置防屈曲支撐,共48根,如圖2所示。一層~三層防屈曲支撐初始剛度為1×10 5 kN/m,屈服力為600kN,屈服后剛度比為0.1 。四層~六層防屈曲支撐初始剛度為1×10 5 kN/m,屈服力為400kN,屈服后剛度比為0.1 。

圖2 加固方案

按照地震動主方向反應(yīng)譜在前三周期點(diǎn)與規(guī)范反應(yīng)譜接近的原則,選取一組有代表性的人工模擬地震動加速度時程曲線(本文僅選取一組地震動作為示例,實(shí)際加固方案要按規(guī)范要求選取多組地震動)?紤]雙向地震作用,設(shè)X向?yàn)橹鞣较,主方向峰值加速度?00 cm/s 2 ,主方向峰值加速度與次方向峰值加速度比值為1:0.85。進(jìn)行非線性動力時程分析,層間位移角如圖3所示。  

圖3 加固后層間位移角

可見,布置防屈曲支撐后,X向彈塑性層間位移角為1/187,Y向彈塑性層間位移角為1/158,小于4.0△u=4.0*1/550=1/137,按《消能減震加固技術(shù)規(guī)程》(T/CECS 547-2018)第 6.3.6條規(guī)定“罕遇地震下最大層間位移角為2.0△u~4.0△u時,B、C類鋼筋結(jié)構(gòu)混凝土房屋可按常規(guī)設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定降低一度且不低于6度采用,A類鋼筋結(jié)構(gòu)混凝土房屋應(yīng)按A類房屋構(gòu)造措施采用”,構(gòu)造措施可降低一度,即采用現(xiàn)有構(gòu)造措施即可滿足要求。


     


       
3 韌性評價(jià)


       

     

按照地震動主方向反應(yīng)譜在前三周期點(diǎn)與規(guī)范反應(yīng)譜接近的原則,選取1組人工模擬加速度時程曲線和29組實(shí)際強(qiáng)震記錄進(jìn)行加固前模型和加固后模型設(shè)防烈度下的非線性動力時程分析。選取1組人工模擬地震動,是因?yàn)槿斯つM地震動反應(yīng)譜與規(guī)范反應(yīng)譜接近,分析得到的構(gòu)件損傷狀態(tài)具有代表性,可作為討論構(gòu)件損傷狀態(tài)的示例工況?紤]雙向地震作用,設(shè)X向?yàn)橹鞣较,主方向峰值加速度?00 cm/s 2 ,主方向峰值加速度與次方向峰值加速度比值為1:0.85。進(jìn)行8度罕遇地震作用下的韌性評價(jià)。

(1)構(gòu)件性能評價(jià)

以人工模擬地震動為例,查看加固前和加固后的構(gòu)件性能水平如圖4示,統(tǒng)計(jì)梁、柱各性能水平構(gòu)件數(shù)量如表1所示。  

(a)加固前

(b)加固后

圖4 加固前后構(gòu)件性能對比  

表1 加固前后構(gòu)件性能對比

可見,加固后,設(shè)防烈度8度罕遇地震作用下,防屈曲支撐都進(jìn)入了屈服階段,很好地保護(hù)了主體結(jié)構(gòu),梁、柱損壞程度大大減輕,結(jié)構(gòu)總體性能大幅改善。

(2)韌性評價(jià)

根據(jù)加固前和加固后30組地震動作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷狀態(tài),按《建筑抗震韌性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》(GB /T 38591-2020)統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件修復(fù)費(fèi)用及修復(fù)時間,如圖5所示。由于人員傷亡率較低,暫不統(tǒng)計(jì)。可見:在30組地震動作用下,加固后修復(fù)費(fèi)用、修復(fù)時間均比加固前;且修復(fù)費(fèi)用、修復(fù)時間越大,加固后修復(fù)費(fèi)用、修復(fù)時間降低就越多。  

圖5 30組地震動韌性評價(jià)指標(biāo)

提取結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷狀態(tài)組裝原始樣本矩陣,矩陣每行表示一次時程分析的結(jié)果,每列表示一個構(gòu)件的損傷狀態(tài),矩陣的規(guī)模是30×877。 采用FEMA P-58 方法對原始樣本矩陣進(jìn)行擴(kuò)充,產(chǎn)生1000個模擬樣本。按《建筑抗震韌性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》(GB /T 38591-2020)統(tǒng)計(jì)1000個模擬樣本的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的修復(fù)費(fèi)用、修復(fù)時間及人員傷亡指標(biāo)。

繪制加固前和加固后結(jié)構(gòu)構(gòu)件1000個模擬樣本的修復(fù)費(fèi)用、修復(fù)時間散點(diǎn)圖,將修復(fù)費(fèi)用、修復(fù)時間區(qū)間劃分為30組,統(tǒng)計(jì)落在各組的頻數(shù),繪制概率密度圖并用對數(shù)正態(tài)分布曲線擬合,如圖6和圖7所示。  

(a)加固前

(b)加固后

圖6 加固前后修復(fù)費(fèi)用概率分析

(a)加固前

(b)加固后

圖7 加固前后修復(fù)時間概率分析  

統(tǒng)計(jì)加固前和加固后結(jié)構(gòu)在8度罕遇地震作用下的修復(fù)費(fèi)用和修復(fù)時間指標(biāo)均值、對數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差和84%分位值,并計(jì)算置信水平為0.95的84%保證率的修復(fù)費(fèi)用和修復(fù)時間指標(biāo)置信上限,如表2所示。

表2 加固前后韌性評價(jià)指標(biāo)對比

可見,加固后結(jié)構(gòu)抗震韌性大幅提升,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。  


     


       
4 結(jié)論


       

     

(1)在既有建筑由于國家規(guī)定、規(guī)范、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、地震動參數(shù)區(qū)劃圖的修訂或建筑功能的改變(如丙類建筑改乙類建筑)引起的大量構(gòu)件構(gòu)造措施不滿足要求時,可考慮采用減震方案進(jìn)行加固,降低結(jié)構(gòu)彈塑性層間位移角需求,進(jìn)而達(dá)到降低構(gòu)造措施的目標(biāo),可大大減少加固量。

(2)SAUSG-JG建筑結(jié)構(gòu)加固性能化設(shè)計(jì)軟件可以導(dǎo)入PKPM建立的各種加固構(gòu)件,包括粘貼鋼板、外貼型鋼、增大截面、置換混凝土等,建立或?qū)敫粽鹬ё、阻尼器單元,?zhǔn)確快速地計(jì)算結(jié)構(gòu)彈塑性層間位移角,判斷結(jié)構(gòu)能否降低抗震構(gòu)造措施。

(3)SAUSG-RES建筑結(jié)構(gòu)抗震韌性評價(jià)軟件可以給出震后修復(fù)費(fèi)用、修復(fù)時間、人員傷亡等數(shù)據(jù)圖表,并可一鍵生成建筑抗震韌性評價(jià)報(bào)告,為工程師提供了量化加固前、加固后建筑抗震韌性的直觀工具,可用于加固方案比選,幫助工程師在合理的成本范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)建筑抗震韌性提升最大化的目標(biāo)。責(zé)任編輯:http://www.zuiwx.cn/

 

金固公司是由國家建設(shè)部審批,建設(shè)廳頒發(fā)的特種專業(yè)工程承包資質(zhì)的加固公司。電話:187-7695-7568,公司擁有資深的技術(shù)人員.具備專業(yè)的施工隊(duì)伍 工程涉及房屋建筑(辦公樓、商場、賓館、飯店、公寓、醫(yī)院、學(xué)校、體育場館、別墅等)、道路橋梁、鋼鐵高爐基礎(chǔ)、港口碼頭、地鐵隧道等我公司承接全國加固工程.2
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