BRB加固RC框架抗震性能试验研究

发布时间：2020-09-03 10:22

　　随着社会经济发展和地震工程学科的不断进步,消能减震技术越来越多的被应用于新结构设计和既有结构抗震加固中。作为一种构造相对简单、性能比较稳定的结构消能器,屈曲约束支撑(BRB)在钢结构和混凝土结构中均得到了大量的应用。然而,欧洲抗震规范EuroCode8中并无对BRB的设计规定,这在一定程度上妨碍了当地工程界人士对BRB的使用。基于这一现状,意大利的M.Bosco等人提出了一种建立在EC8体系下用于钢结构的BRB设计方法,其后又将其推广到了非延性混凝土框架的加固工作中。上述设计方法目前只进行了数值验证,其有效性仍需进行试验检验,此即本文的主要工作。本研究中涉及两种原型结构,均来自于意大利既有建筑结构,为6层框架结构。针对这两种非设防框架,使用上述加固设计方法进行加固设计,并进行了数值模拟和子结构混合试验验证。其中,原型结构一仅进行了对角布置BRB的加固,而原型结构二则参考前人研究附加进行了菱形布置BRB的加固。本文主要研究内容如下:首先,进行既有结构和加固结构的数值模拟。选取10条地震动,分别调幅至0.35g和0.45g,对应于显著破坏(Significant Damage,SD)和近倒塌水平(Near Collapse,NC),对原型一和原型二未加固和加固结构进行弹塑性时程分析。分析结果显示,在10条地震动作用下,结构的层间位移角在加固后均得到了显著降低,其分布也变得更为均匀。层间位移角的最大减小率超过70%,表明基于这一方法的加固是有效的。其次,使用上述10条地震动中的一条人工波,进行子结构混合试验,对加固前后结构性能进行比较。混合试验中动力方程简化为6自由度模型进行求解,取原型结构首层边跨为试验子结构,其他部分作为数值子结构采用OpenSees重启动进行分析,采用交替协调技术协调两个子结构。试验中,将地震动调幅为O.lg、0.2g、0.35g、0.45g和0.62g分别进行加载,以检验各个结构的抗震性能。研究发现:(1)原型结构一的薄弱层为第四层,这是由于框架柱变截面引起刚度不均匀引起的,原型结构二薄弱层为首层。加固后两类结构的层间位移角均较原结构有明显减小且分布更为均匀,同时加固后框架可以承受比原始框架高一级的地震动幅值,加固后框架满足EC8规范的各项要求。(2)原型结构二采用的对角布置和菱形布置两种BRB布置形式,均能起到良好的加固效果,且二者从宏观表现上看基本等效。(3)试验中发现了节点板锚固的损伤和破坏。原型结构一试验中,BRB上部节点板的锚固在0.45g幅值下开始出现松动,至0.62g幅值下锚杆均被拔出并最终剪断,且导致该区域混凝土保护层被拉溃,BRB与结构上端连接失效,成为“抗压不抗拉”构件。原型结构二试验中,BRB节点板在所有拟动力加载工况中均表现良好,有效保证了 BRB和RC部分的协同工作。在最后的拟静力循环加载中,BRB与地梁连接的节点板部分共计8根锚杆均被剪断,下部两BRB随结构体进行刚体移动,基本不再工作。该部分锚杆的破坏仅有剪断而无拔出,故而相应部位的混凝土也未受到明显破坏,仅坐浆层被完全压溃脱落。通过针对上述两种原型结构以及两种加固形式的数值模拟和混合试验,本研究验证了对上述结构进行加固设计的效果,证实了该设计方法的有效性和适用性。同时发现锚固构造需要进一步加强,以保证加固体系在超设防地震中的有效性和可靠性。
【学位单位】：中国地震局工程力学研究所
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU375.4;TU352.11

【参考文献】