廣西金固建筑科技有限責(zé)任加固公司：阻尼器BRB進行減震加固的案例，并進一步采用SAUSG-RES軟件進行建筑抗震韌性評價，驗證韌性提升效果。
某加固改造項目如圖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
抗震設(shè)防烈度為8度（0.20g），設(shè)計地震分組為第二組， 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。
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向為主方向，主方向峰值加速度為400 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。
按照地震動主方向反應(yīng)譜在前三周期點與規(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組實際強震記錄進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，是因為人工模擬地震動反應(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。考慮雙向地震作用，設(shè)X向為主方向，主方向峰值加速度為400 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。進行8度罕遇地震作用下的韌性評價。
（1）構(gòu)件性能評價
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
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，防屈曲支撐都進入了屈服階段，很好地保護了主體結(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
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《建筑抗震韌性評價標(biāo)準(zhǔn)》（GB /T 38591-2020）統(tǒng)計結(jié)構(gòu)構(gòu)件修復(fù)費用及修復(fù)時間，如圖5所示。由于人員傷亡率較低，暫不統(tǒng)計�？梢姡涸�30組地震動作用下，加固后修復(fù)費用、修復(fù)時間均比加固前��；且修復(fù)費用、修復(fù)時間越大，加固后修復(fù)費用、修復(fù)時間降低就越多。
圖5 30組地震動韌性評價指標(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行擴充，產(chǎn)生1000個模擬樣本。按《建筑抗震韌性評價標(biāo)準(zhǔn)》（GB /T 38591-2020）統(tǒng)計1000個模擬樣本的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的修復(fù)費用、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)費用、修復(fù)時間散點圖，將修復(fù)費用、修復(fù)時間區(qū)間劃分為30組，統(tǒng)計落在各組的頻數(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)費用概率分析
（a）加固前
（b）加固后
統(tǒng)計加固前和加固后結(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，并計算置信水平為0.95的84%保證率的修復(fù)費用和修復(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)濟效益。
（1）在既有建筑由于國家規(guī)定、規(guī)范、設(shè)計標(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行加固，降低結(jié)構(gòu)彈塑性層間位移角需求，進而達到降低構(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)抗震韌性評價軟件可以給出震后修復(fù)費用、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報告，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)實現(xiàn)建筑抗震韌性提升最大化的目標(biāo)。責(zé)任編輯：http://zuiwx.cn/
