粘滞阻尼器在校舍框架结构抗震加固中的应用

在抗震鉴定结果不满足建筑结构整体抗震性能要求的既有建筑中,采用消能减震效果明显的粘滞阻尼器进行抗震加固,可减小结构的地震反应。以绵阳某中学学生公寓抗震加固为例,增设粘滞阻尼器后,按时程分析法进行减震效果分析,对比加固前后结构的层间剪力和层间位移角,结果表明在抗震加固工程中,采用粘滞阻尼器减震方案能有效提高建筑结构的整体抗震性能。     

锅炉钢框架的抗震加固设计与分析

对已使用十多年的铸铁厂锅炉钢框架进行结构安全性检测和抗震设防目标下的多遇地震和罕遇地震计算。选取5条天然地震波和2条人工地震波,以及远场类谐和地震波与近断层脉冲型地震波两类长周期地震波各7条;基于结构抗震性能量化指标——层间位移角,对结构的变形特点和抗震性能进行了分析,根据计算结果,对既有结构提出了加固设计方案并对加固后结构进行了分析。结果表明：远场类谐和地震波对结构的响应最大,天然地震波最小;多遇地震作用下的最大层间位移角均小于GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》的限值1/250;在罕遇地震作用下的层间位移角均小于GB50011—2010的限值1/50;结构平均层间位移角最大值出现在底层,为1/88,较原结构的1/62,减小了29.5%,加固设计方案满足GB 50011—2010的要求,实现了“小震不坏,大震不倒”的抗震设防目标。     

近场地震作用下钢筋混凝土框架加固前后抗震性能分析

围绕偏心钢筋混凝土框架的加固设计和抗震性能开展研究。首先,介绍了某公司多层生产车间的结构特点,并综合利用增大截面、粘贴钢板和粘贴FRP等方法进行了结构抗震加固设计,验算了构件截面;随后,建立了结构三维有限元模型,开展了动力特性和弹性时程分析,探讨结构的偏心不规则情况;最后,进行了结构在远场和近场地震作用下的动力弹塑性分析,对比分析了综合加固方案对结构抗震性能的改善和远、近场地震对多层偏心钢筋混凝土框架抗震性能的影响。研究结果表明:该结构近场地震工况下的响应大于远场地震工况,罕遇地震作用下底层层间位移角在近场地震工况可达远场地震工况的3.8倍;所设计的加固方案有效提升了结构抗震性能,罕遇地震作用下底层层间位移角平均减少75.9%。     

超高层支撑钢框架结构改建和耗能减震加固设计与试验验证

针对一座超高层支撑钢框架结构建筑的改建工程,进行耗能减震加固设计,其中针对其梁柱连接提出梁端侧板补强的方案,针对提升结构整体抗震性能提出增设屈曲约束支撑的方案,并进行梁柱连接补强试验以及屈曲约束支撑构件性能试验。对改建前现场取样所得两组梁柱连接进行的反复加载试验结果显示,未补强梁柱连接试件在加载至AISC(2005)规定的层间位移角限值0.04 rad前断裂破坏,而补强连接试件的变形能力较好,均达到并超过了AISC(2005)规定的层间位移角限值0.04 rad的要求,且未发生梁柱连接焊缝断裂。屈曲约束支撑构件性能试验结果显示了其稳定良好的耗能减震能力。整体结构的有限元弹性分析表明,在地震及风荷载作用下,结构楼层的侧向位移满足台湾地区抗震及抗风规范的要求。根据试验及分析结果提出的加固设计方案,可供工程界有关既有高层建筑加固设计参考。     

既有框架剪力墙隔震性能研究

为研究既有框架剪力墙结构隔震处理后的的隔震性能,本文采用SAP2000软件对既有框架剪力墙抗震加固结构和既有框架剪力墙隔震加固结构进行数值模拟,对比二者在地震作用的层间剪力、层间位移,得出与抗震加固结构相比,隔震加固结构周期延长、层间剪力、层间位移均变小。说明采用隔震加固能有效地减小地震对结构的不利影响,提高了结构的安全性。     

隔震技术在某体育馆加固工程中的应用与分析

本文以某中学局部4层框架结构体育馆抗震加固工程为背景,利用SAP2000软件,建立了框架结构体育馆的有限元分析模型,通过模态分析与动力时程分析得到非隔震结构与隔震结构在多遇、罕遇地震作用下结构周期、层间剪力、层间位移、层间位移角和顶层加速度等地震响应参数,比较并分析了体育馆采用隔震技术后的减震效果。结果表明:采用隔震技术加固方案后,结构的地震响应得到明显的降低,从而显著地提高了结构的抗震能力。利用该方法加固,节约造价,施工方便,可供同类工程参考。     

菏泽市牡丹人民医院门诊妇儿楼消能减震分析与设计

菏泽市牡丹人民医院门诊妇儿楼采用框架-剪力墙结构体系,按8度0.20g进行设计.为降低地震输入响应,减小结构最大层间位移角,提高其抗震性能并满足结构减震目标,采用消能减震技术——黏滞阻尼器(VFD).采用YJK软件进行振型分解反应谱计算,ETABS振型分解反应谱(补充复核)、弹性时程和弹塑性时程分析计算;并将减震及非减震结构的结果进行对比分析.结果 显示,采用该消能减震技术后,多遇地震作用下结构基底剪力和层间位移角的减震效果显著,满足结构既定附加等效阻尼比要求;时程法结构基底剪力减震率远高于反应谱法结构基底剪力减震率;罕遇地震作用下结构减震效果良好,弹塑性层间位移角满足规范及既定性能目标要求.     

带屈曲约束支撑框剪结构的减震研究

以位于8度抗震设防地区的某框架剪力墙结构为研究对象,采用屈曲约束制成对其进行减震控制设计,基于ETABS有限元分析软件,在多遇和罕遇地震作用下对该框架剪力墙结构的楼层剪力、层间位移角、(框架内力等动力响应开展了无控和有控条件下的震动控制效果对比分析。结果表明:增设屈曲约束支撑后,该框架剪力墙结构的楼层剪力和层间位移角得到有效控制,并使之满足规范1/800和1/100的限值要求,多遇地震作用下层间位移角的减震效果达到27.18%,且设置屈曲约束支撑部位的框架内力亦有效降低;罕遇地震作用下屈曲约束支撑充分发挥了耗能能力,有效改善了结构的抗震性能,并达到预期抗震设计目标。     

姜堰实验小学雏鹰楼加固前后抗震性能分析

围绕泰州市姜堰区实验小学北街校区雏鹰楼的加固设计和抗震性能展开研究。首先,根据检测公司的鉴定结果,采用增大截面加固法和粘贴碳纤维布加固法对其进行加固设计,并对梁、柱截面进行了验算。随后,基于结构分析软件OpenSees建立了三维有限元模型,并对结构动力特性和多遇地震作用下的地震响应进行了分析。最后,开展了结构在设防和罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析,对比分析了远、近场地震作用下结构加固前后的抗震性能。研究结果表明:加固后,结构抗震性能显著提升,梁、柱截面满足抗震要求的同时,结构层间位移角得到有效控制,罕遇地震作用下层间位移角最大可减小78.4%;多遇、设防和罕遇地震作用下,近场地震工况的结构底部层间位移角分别为远场地震工况时的1.42,2.07和3.66倍。     

既有多层砌体结构教学楼隔震加固设计

为研究隔震技术加固砌体结构房屋的可行性及适用性，以一栋层数和高度均超限的既有多层砌体结构教学楼为对象，详细介绍隔震加固设计全过程，并利用软件ETABS对隔震加固后的结构进行分析。结果表明，隔震加固后，砌体结构的自振周期明显延长，地震响应显著降低；变形集中于隔震层，隔震层以上结构层间位移角在设防地震作用下远小于2倍弹性层间位移角限值，在罕遇地震作用下远小于4倍弹性层间位移角限值，满足了预定的抗震性能目标；隔震支座的水平位移和拉/压应力也远小于规范限值。隔震层以上结构X、Y向减震系数最大值分别为0.301和0.379,均小于0.4,结构构造措施可按比设防烈度降低一度确定，解决了结构层数和高度超限问题。     

近场地震下框架剪力墙高层结构地震易损性分析

结合已有的研究成果,总结近场地震动的主要特点;根据中国规范给出结构4个性能水平定义及相应的量化指标限值;根据断层距等因素选取近场、远场各20条地震波并对地震波记录进行调幅。考虑地震波的不确定性,对2栋不同高度框架剪力墙结构进行地震易损性分析,得到相应的地震易损性曲线,并对两结构的抗震性能进行对比。结果表明:20层结构的层间位移地震动需求大于30层结构;近场地震波将引起结构损伤且大于远场地震波。     

组合隔震技术在高烈度区复杂高层结构中的应用研究

为探讨近断层的复杂高层建筑结构的隔震设计要点,结合某高层医院建筑结构设计实例,研究9度设防强地震输入、体型特别不规则和高预期抗震性能目标条件下采用隔震技术的适应性及对应措施,提出发挥不同隔震器件和减震装置性能特点的组合隔震技术方法。结果表明,组合隔震可减小隔震橡胶支座面压和水平变形,减少塔楼偏置引起的结构扭转效应、竖向高位收进引起的高振型效应,结构构件损伤程度和范围大幅降低,屈服耗能机制更为合理,有效提升了建筑结构的抗震能力。分析比较近场速度脉冲型地震波与考虑1.5近场增大系数的常规地震波作用下复杂高层隔震结构的地震响应差别,结果表明,在速度脉冲型地震波作用下的隔震层位移、上部结构层间位移角及层剪力均大于考虑1.5近场增大系数的常规地震波,采用1.5近场增大系数不能包络近场地震效应,隔震设计时应慎重考虑。     

Application research of combined isolation technology in complex high-rise building in high seismic intensity region

为探讨近断层的复杂高层建筑结构的隔震设计要点，结合某高层医院建筑结构设计实例，研究9度设防强地震输入、体型特别不规则和高预期抗震性能目标条件下采用隔震技术的适应性及对应措施，提出发挥不同隔震器件和减震装置性能特点的组合隔震技术方法。结果表明，组合隔震可减小隔震橡胶支座面压和水平变形，减少塔楼偏置引起的结构扭转效应、竖向高位收进引起的高振型效应，结构构件损伤程度和范围大幅降低，屈服耗能机制更为合理，有效提升了建筑结构的抗震能力。分析比较近场速度脉冲型地震波与考虑1.5近场增大系数的常规地震波作用下复杂高层隔震结构的地震响应差别，结果表明，在速度脉冲型地震波作用下的隔震层位移、上部结构层间位移角及层剪力均大于考虑1.5近场增大系数的常规地震波，采用1.5近场增大系数不能包络近场地震效应，隔震设计时应慎重考虑。     

高烈度区剪力墙结构改隔震结构设计分析

针对某工程需求将原设计方案抗震设防烈度由8度提高到9度,原有的剪力墙结构设计方案已不能满足要求,所以提出运用相关的隔震技术,满足新的抗震要求。本文采用结构设计软件PKPM和ETABS进行结构建模以及相关的时程分析,分别对结构隔震前后在8度罕遇地震、9度多遇地震、9度设防地震、9度罕遇地震作用下的楼层剪力、倾覆力矩等地震响应进行对比分析,得到相应的对比结果,并验算层间位移角,薄弱层弹塑性层间位移值、橡胶支座的相关性能等。由分析结果可知:结构进行隔震后,自振周期明显延长,层间剪力、倾覆力矩等地震响应均显著减小并达到规范相应要求,铅芯橡胶支座和天然橡胶支座均表现出良好的隔震消能性能。本文案例为剪力墙结构因提高抗震设防烈度,而需变更结构设计提供了很好的建议及措施。     

近断层速度脉冲型地震动对多层校舍减震加固性能影响研究

近断层地震动具有加速度、速度脉冲运动特性,相对于普通地震动对结构可能造成更加不利的影响。本文针对典型多层校舍,对比了其黏滞消能减震加固前后的结构响应,研究了黏滞消能减震加固技术在不同地震动(近断层脉冲型地震动、近断层非脉冲型地震动和远场地震动)下的抗震性能和减震效果。首先,阐述了近断层地震动基本特征,并选择合适的地震动记录。随后,围绕某多层校舍开展了黏滞阻尼减震加固设计。最后,开展了多遇及罕遇地震下结构动力时程分析,对比、评价了结构抗震性能和可恢复性,以及阻尼器工作性能。研究结果表明,黏滞阻尼减震技术有效改善了结构抗震性能,罕遇地震作用下,结构薄弱层层间位移在各地震动工况平均衰减可达62.1%,薄弱层残余层间位移角平均减小71.3%;近断层脉冲型地震使结构产生明显大于同等强度普通地震(远场地震和近断层非脉冲地震)作用下的响应,罕遇地震作用下薄弱层层间位移角达远场地震工况的2.75倍,但黏滞阻尼减震效果受地震动特性变化影响较小。相关研究可为断层附近多层校舍抗震加固设计提供参考。     

既有RC框架-剪力墙结构隔震加固屈重比影响规律研究

隔震技术是提高既有RC框剪结构抗震性能的重要手段,屈重比是隔震设计时的关键参数,但其对该类隔震加固结构的影响规律研究相对较少.针对这一问题,本文选取两栋不同高度的既有RC框架-剪力墙作为原型结构,以屈重比为变量各设计了 6个分析案例,重点分析了其对该类隔震加固上部结构关键响应(楼面最大绝对加速度和层间位移角)和结构重要设计指标(减震系数、大震隔震层位移)的影响规律.本文案例分析结果表明:屈重比增加1％,楼面最大绝对加速度提高约18％～30％,而层间位移角仅提高约6％～10％;中震减震系数和大震隔震层位移分别决定了传统隔震加固设计时屈重比的上限和下限,建议屈重比取值为1.5％～4％,但当面向韧性目标采用隔震加固时,建议屈重比取值应小于3％,才可有效控制楼面绝对加速度.本研究的相关成果可为既有RC框剪结构传统隔震加固设计以及韧性提升提供参考.     

昆明某高层建筑消能减震设计

昆明某高层建筑消能减震结构共布置84个黏滞阻尼器,阻尼器采用肘接布置形式。针对该消能减震结构的抗震性能,分别采用ETABS和Perform 3D软件对结构在小震和大震作用下的结构响应进行分析,采用两种方法对附加阻尼比进行计算。分析结果表明:消能减震结构的楼层剪力、楼层弯矩、楼层位移及层间位移角均减小20%以上,具有良好的减震效果。小震作用下,结构各响应均满足规范限值要求,附加阻尼比满足设计4%要求,能够达到"小震不坏"的设计目标。大震作用下,结构层间位移角满足规范限值要求,基底剪力和顶层位移变化稳定,屈服过程总体上符合连梁、框架梁、剪力墙和框架柱依次屈服的机制,能够达到"大震不倒"的设计目标。本工程主体结构抗震构造措施不应降低。肘接式支撑放大了阻尼器的变形,增加了阻尼器耗能效率,小震作用下阻尼器位移是层间位移的2.43倍,大震作用下阻尼器位移是层间位移的1.74倍。     

某框架结构消能减震分析与设计

采用黏滞阻尼器对层间位移角不满足规范要求的某框架结构进行消能减震设计,对比分析了多遇与罕遇地震下减震结构与非减震结构的地震响应,分析结果表明:1)多遇地震下,消能减震结构的层剪力较原结构减小40%以上;层间位移角远小于规范要求,具有良好的抗震性能及减震效果。等效附加阻尼比平均值为:X向13.82%和Y向20.63%,乘以安全系数0.7后分别为9.67%和14.44%,满足附加4%阻尼比的性能目标;2)罕遇地震作用下,结构层间位移角最大值仅为1/111,满足"大震不倒"的设计要求。大量框架梁先后进入屈服,竖向构件基本未进入屈服,实现了"强柱弱梁"的屈服机制;3)多遇地震、罕遇地震下,黏滞阻尼器滞回曲线饱满,耗散了大量地震输入结构的能量,有效提高了结构的抗震性能与安全储备。     

某高层剪力墙结构隔震设计及抗震性能分析

某高层住宅位于地震高烈度区河北省唐山市,为提高该结构抗震性能对其进行隔震设计;为了研究采用隔震技术的剪力墙结构的抗震性能,分别建立了非隔震结构和隔震结构有限元模型并进行非线性时程分析。分析结果表明:隔震层偏心率和抗风设计结果均满足规范要求;多遇地震作用下,隔震结构水平减震系数不大于0.38,上部结构最大层间位移角小于1/800;罕遇地震作用下,黏滞阻尼器有效控制了隔震层变形,各支座均未出现受拉现象,隔震结构抗震性能良好,隔震方案可行。     

黏滞阻尼器的优化布置及其在高层钢结构加固中的应用

阻尼器优化布置是结构减震设计过程中的重要环节,通常需要通过多次动力响应计算来完成。为此,提出了一种通过结构静力分析确定阻尼器合理布置位置的方法,并能够快速计算出优化方案的附加阻尼比。将该方法应用于一栋位于日本东京都新宿区29层钢结构建筑的减震加固设计中,分析了该建筑的强震观测系统在日本“311地震”中采集到的部分楼层加速度时程数据,并基于分析结果验证了所建立的非线性数值分析模型的可靠性。采用所提方法对结构进行减震加固,得到双向共64个阻尼器的优化布置方案及其附加阻尼比,并通过动力方法对结果进行了验证。同时针对长周期及长持时特性的地震波,对减震结构进行动力弹塑性时程分析,评估其抗震性能。分析结果表明：减震优化方案的减震效果明显,结构整体地震反应和构件损伤较非减震方案都大大减小;减震优化方案有效改善了高层钢结构楼层变形不均匀的情况,层间位移角均满足小于1/100的性能要求;通过减震优化后大部分钢支撑和钢梁的塑性率都降低至小于1。