支撑加固某既有框架结构抗倒塌能力研究

作     者：陈峰 

作者单位：内蒙古科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李奉阁

授予年度：2017年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：钢支撑加固 动力时程分析 既有框架结构 抗震倒塌能力 

摘      要：我国建设领域已步入对既有结构改造与维修加固阶段，使用功能改变使既有混凝土框架结构设防类别提高会造成结构抗震性能不足。钢支撑加固多层混凝土框架结构能够提高结构抗侧刚度，增加抗震防线，改善结构整体抗震能力。按照《抗规》对钢支撑-混凝土框架结构的规定，增加钢支撑后，钢筋混凝土框架结构的抗震等级没有降低，仍有大部分构件抗震构造不满足抗震要求。对于既有混凝土框架结构，在设防类别提高的前提下，不提高框架结构抗震等级，采用钢支撑加固后结构的实际抗震能力进行研究，具有重要意义。\n 本文对某设防类别提高的既有混凝土框架结构进行了抗震鉴定与加固研究，研究了钢支撑数量、布置方式对结构抗震能力的影响。\n 首先，依据《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009对既有框架结构进行了抗震鉴定。抗震措施鉴定结果为：结构梁柱箍筋直径、间距、加密区长度等构造措施不满足抗震规范要求。抗震承载力验算表明：改造后结构一层部分柱轴压比超限；Y方向最大弹性层间位移角为1/512，超过抗规1/550最小限值要求；较多梁柱构件实配钢筋面积偏小，抗震承载力不足；结构剪重比、楼层侧向刚度比均满足规范要求。\n 其次，结合常用加固方法及加固设计原则，在不提高框架抗震等级前提下采用钢支撑进行加固。支撑数量接近时中心支撑结构与偏心支撑结构刚度接近，数量增加后，偏心支撑结构顶点最大侧移值增加10%～25%，加固后结构层间位移角均满足要求。增加钢支撑会导致梁端弯矩大幅度降低，与支撑相连框架柱轴力大幅度增加，加固在提高结构承载力，抗侧刚度的同时，延性有所降低。最终选择中心支撑加固（ZX1）方案。\n 最后，采用 EPDA对加固后结构进行动力时程分析及抗地震倒塌能力验算，以验证加固方案的合理性。研究表明：加固后结构 X方向弹塑性层间位移角为1/158，Y方向弹塑性层间位移角为1/208，满足规范1/100限值要求。通过 IDA倒塌易损性分析，加固后结构在罕遇地震下倒塌概率为0，极罕遇地震下倒塌概率为4.7%，满足乙类建筑抗倒塌能力要求，加固方案可行。