隨著社會經(jīng)濟發(fā)展和地震工程學科的不斷進步,消能減震技術(shù)越來越多的被應用于新結(jié)構(gòu)設(shè)計和既有結(jié)構(gòu)抗震加固中。作為一種構(gòu)造相對簡單、性能比較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)消能器,屈曲約束支撐(BRB)在鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)中均得到了大量的應用。然而,歐洲抗震規(guī)范EuroCode8中并無對BRB的設(shè)計規(guī)定,這在一定程度上妨礙了當?shù)毓こ探缛耸繉RB的使用�；谶@一現(xiàn)狀,意大利的M.Bosco等人提出了一種建立在EC8體系下用于鋼結(jié)構(gòu)的BRB設(shè)計方法,其后又將其推廣到了非延性混凝土框架的加固工作中。上述設(shè)計方法目前只進行了數(shù)值驗證,其有效性仍需進行試驗檢驗,此即本文的主要工作。本研究中涉及兩種原型結(jié)構(gòu),均來自于意大利既有建筑結(jié)構(gòu),為6層框架結(jié)構(gòu)。針對這兩種非設(shè)防框架,使用上述加固設(shè)計方法進行加固設(shè)計,并進行了數(shù)值模擬和子結(jié)構(gòu)混合試驗驗證。其中,原型結(jié)構(gòu)一僅進行了對角布置BRB的加固,而原型結(jié)構(gòu)二則參考前人研究附加進行了菱形布置BRB的加固。本文主要研究內(nèi)容如下:首先,進行既有結(jié)構(gòu)和加固結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬。選取10條地震動,分別調(diào)幅至0.35g和0.45g,對應于顯著破壞(Significant Damage,SD)和近倒塌水平(Near Collapse,NC),對原型一和原型二未加固和加固結(jié)構(gòu)進行彈塑性時程分析。分析結(jié)果顯示,在10條地震動作用下,結(jié)構(gòu)的層間位移角在加固后均得到了顯著降低,其分布也變得更為均勻。層間位移角的最大減小率超過70%,表明基于這一方法的加固是有效的。其次,使用上述10條地震動中的一條人工波,進行子結(jié)構(gòu)混合試驗,對加固前后結(jié)構(gòu)性能進行比較。混合試驗中動力方程簡化為6自由度模型進行求解,取原型結(jié)構(gòu)首層邊跨為試驗子結(jié)構(gòu),其他部分作為數(shù)值子結(jié)構(gòu)采用OpenSees重啟動進行分析,采用交替協(xié)調(diào)技術(shù)協(xié)調(diào)兩個子結(jié)構(gòu)。試驗中,將地震動調(diào)幅為O.lg、0.2g、0.35g、0.45g和0.62g分別進行加載,以檢驗各個結(jié)構(gòu)的抗震性能。研究發(fā)現(xiàn):(1)原型結(jié)構(gòu)一的薄弱層為第四層,這是由于框架柱變截面引起剛度不均勻引起的,原型結(jié)構(gòu)二薄弱層為首層。加固后兩類結(jié)構(gòu)的層間位移角均較原結(jié)構(gòu)有明顯減小且分布更為均勻,同時加固后框架可以承受比原始框架高一級的地震動幅值,加固后框架滿足EC8規(guī)范的各項要求。(2)原型結(jié)構(gòu)二采用的對角布置和菱形布置兩種BRB布置形式,均能起到良好的加固效果,且二者從宏觀表現(xiàn)上看基本等效。(3)試驗中發(fā)現(xiàn)了節(jié)點板錨固的損傷和破壞。原型結(jié)構(gòu)一試驗中,BRB上部節(jié)點板的錨固在0.45g幅值下開始出現(xiàn)松動,至0.62g幅值下錨桿均被拔出并最終剪斷,且導致該區(qū)域混凝土保護層被拉潰,BRB與結(jié)構(gòu)上端連接失效,成為“抗壓不抗拉”構(gòu)件。原型結(jié)構(gòu)二試驗中,BRB節(jié)點板在所有擬動力加載工況中均表現(xiàn)良好,有效保證了 BRB和RC部分的協(xié)同工作。在最后的擬靜力循環(huán)加載中,BRB與地梁連接的節(jié)點板部分共計8根錨桿均被剪斷,下部兩BRB隨結(jié)構(gòu)體進行剛體移動,基本不再工作。該部分錨桿的破壞僅有剪斷而無拔出,故而相應部位的混凝土也未受到明顯破壞,僅坐漿層被完全壓潰脫落。通過針對上述兩種原型結(jié)構(gòu)以及兩種加固形式的數(shù)值模擬和混合試驗,本研究驗證了對上述結(jié)構(gòu)進行加固設(shè)計的效果,證實了該設(shè)計方法的有效性和適用性。同時發(fā)現(xiàn)錨固構(gòu)造需要進一步加強,以保證加固體系在超設(shè)防地震中的有效性和可靠性。
【學位單位】：中國地震局工程力學研究所
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU375.4;TU352.11

【參考文獻】

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1 冀昆;溫瑞智;崔建文;王宏偉;任葉飛;;魯?shù)镸_S6.5級地震強震動記錄及震害分析[J];震災防御技術(shù);2014年03期

2 曲哲;張令心;;日本鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震加固技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];地震工程與工程振動;2013年04期

3 公茂盛;楊永強;謝禮立;;蘆山7.0級地震中鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)震害分析[J];地震工程與工程振動;2013年03期

4 劉勛;施衛(wèi)星;王進;;傳統(tǒng)抗震加固技術(shù)和新型抗震加固技術(shù)的總結(jié)與對比[J];結(jié)構(gòu)工程師;2012年02期

5 中日聯(lián)合考察團;周福霖;崔鴻超;安部重孝;呂西林;孫玉平;李振寶;李愛群;馮德民;李英民;薛松濤;包聯(lián)進;;東日本大地震災害考察報告[J];建筑結(jié)構(gòu);2012年04期

6 李國強;郭小康;孫飛飛;劉玉姝;陳琛;;屈曲約束支撐混凝土錨固節(jié)點力學性能試驗研究[J];建筑結(jié)構(gòu)學報;2012年03期

7 顧爐忠;高向宇;徐建偉;胡楚衡;武娜;;防屈曲支撐混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震性能試驗研究[J];建筑結(jié)構(gòu)學報;2011年07期

8 李國強;胡寶琳;孫飛飛;郭小康;;國產(chǎn)TJI型屈曲約束支撐的研制與試驗[J];同濟大學學報(自然科學版);2011年05期

9 周穎;呂西林;;智利地震鋼筋混凝土高層建筑震害對我國高層結(jié)構(gòu)設(shè)計的啟示[J];建筑結(jié)構(gòu)學報;2011年05期

10 趙俊賢;吳斌;歐進萍;;新型全鋼防屈曲支撐的擬靜力滯回性能試驗[J];土木工程學報;2011年04期

本文編號：2811301