既有框架结构基于体系加固下的Pushover结构分析

发布时间：2017-03-18 18:07

  本文关键词：既有框架结构基于体系加固下的Pushover结构分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：国内外工程建设发展经历了大规模新建、新建与维修改造并举、既有建筑的维修改造三个阶段。我国现阶段工程建设发展重心已经由大规模新建转变为新建与维修并举的阶段,加固改造的地位变得越来越重要。而框架结构可以加大建筑物的空间和灵活性、减轻建筑物的重量、有较好的抗震能力、延性、整体性等,在既有建筑物中得到广泛的利用。而随着经济技术的发展,原有的框架结构为适应抗震设防标准提高、功能提升的要求,部分结构需要进行加固改造。加固方法按照其出发点不同有基于构件加固和基于体系加固两种。基于构件的加固主要方向是增强结构各构件的承载力和延性,提高结构的承载力并利用构件的变形来耗散地震能量,最终保证建筑物“小震不坏、中震可修、大震不倒”。基于构件加固应用广泛,但仅着眼于单独构件是否能够抵抗地震力,抗震加固后结构整体的抗震性能确考虑不足甚至未经考虑,常常是“头痛医头,脚痛医脚”。这样新加固后的结构产生另外的抗震薄弱部位的可能性大大增加。所以当遭遇地震作用时,不从整体出发去改变结构的周期可能会加强震害作用,而导致结构出现更严重的破坏：另外,虽加固的构件不出现破坏,但未加固的构件极有可能变为薄弱环节,破坏后连带导致与其相联系的构件出现一系列的破坏,甚至导致房屋的倒塌。所以当前基于构件加固的研究迫在眉睫。本文以工程实例作为研究对象,该工程因增层改造其抗震等级由三级提高到二级。首先采用基于构件的加固方法、基于结构体系的加固方法(增设剪力墙、钢支撑加固)三种方案,对既有结构进行分析。结果表明,由于本工程涉及抗震等级调整,基于构件的加固方法加固量大、施工周期长、费用高、部分楼层实施难度大,并且某些构造要求难以达到提高后的抗震等级要求。而采用基于体系的加固方法由于变框架结构为框剪结构或框架-支撑结构,对框架的抗震等级不提高即可满足改造后的抗震要求,最终确定采用基于体系的加固方法。本文利用Midas gen有限元软件对基于体系加固的两种方案进行有限元分析,采用能力谱法通过Pushover分析得出结构在四种侧向力工况下两种加固结构周期、性能点、层间位移角等指标,并与基于性能的抗震综合指标进行比对,实现结构抗震承载能力进行评估。与此同时通过得到塑性铰的分布情况、数量、位置、级别对不同加固方式薄弱环节进行判断。通过上述分析判断,得到如下结果：1、基于构件加固在抗震等级、功能改造等调整时,其加固量大、施工周期长、费用高、整体抗侧能力提高效果差。所以对于结构使用功能发生变化、上部结构增层改造、抗震等级提高等造成大面积构件不满足要求,并且抗震构造措施发生改变不满足要求时,优先选用基于体系加固改造。2、采用的这两种基于体系的加固方法,改变了结构体系,能够很好的提高结构的抗震能力,并且有助于优化结构,提高安全储备。3、增设钢支撑在提高侧向刚度方面要优于增设剪力墙结构,但其会相应降低结构延性。4、Pushover分析侧向力加载模式对于受高阶振型影响不大的结构,模态加载相比加速度加载模式,使结构产生的层间位移要更大。5、对于增设剪力墙加固来说,短肢剪力墙、抗侧刚度较低的方向、结构层质量突变位置易成为抗震破坏的薄弱环节,应采取措施提高其抗震性能避免提前进入塑性失去承载能力。
【关键词】：框架结构 基于体系加固 pushover分析 塑性铰分布评估 抗震性能 增设剪力墙 增设钢支撑
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU375.4
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 我国建筑业发展现状和存在的问题12-14
• 1.2.1 既有建筑因设计标准低,跟不上人们的需求12-13
• 1.2.2 地震等灾害造成大量房屋需要鉴定加固13
• 1.2.3 大量既有建筑物使用年限达到了设计使用年限13-14
• 1.3 国内外框架结构抗震加固研究现状14-19
• 1.3.1 国外框架结构抗震加固的发展现状14-16
• 1.3.2 国内框架结构抗震加固的发展现状16-19
• 1.4 框架结构体系加固的意义19
• 1.5 框架结构的抗震性能和目标性能19-21
• 1.6 本文的主要内容21-23
• 第2章 框架结构基于构件与基于体系加固方法对比与选用原则23-43
• 2.1 基于构件加固方法23-29
• 2.1.1 增大截面加固法23-24
• 2.1.2 外包型钢加固法和粘结钢板加固法24-26
• 2.1.3 粘贴碳纤维等纤维复合增强材料加固26-28
• 2.1.4 体外预应力加固法28-29
• 2.2 基于体系加固方法29-32
• 2.2.1 增设剪力墙法29-30
• 2.2.2 增设钢支撑法30-32
• 2.3 基于构件与基于体系加固工程实例对比32-40
• 2.3.1 工程实例一32-38
• 2.3.2 工程实例二38-40
• 2.4 基于构件加固与体系加固的选用原则40-41
• 2.4.1 上述工程案例所存在的问题40-41
• 2.4.2 体系加固与构件加固的选用原则41
• 2.5 本章小结41-43
• 第3章 Pushover分析的基本理论与Midas/gen的计算原理43-55
• 3.1 Midas/gen软件介绍43-44
• 3.2 Pushover理论假定与水平加载模式44-46
• 3.2.1 理论假定44
• 3.2.2 水平侧向加载模式44-46
• 3.2.3 Midas/gen提供了三种侧向力的加载模式46
• 3.3 结构抗震性能评估指标46-51
• 3.3.1 目标位移47-50
• 3.3.2 层间位移角50-51
• 3.3.3 塑性铰状态51
• 3.4 Pushover分析步骤51-52
• 3.5 pushover后处理注意事项52-53
• 3.5.1 性能点获取52-53
• 3.6 本章小结53-55
• 第4章 体系加固后结构抗震性能的Pushover分析55-91
• 4.1 某加固改造工程实例55-58
• 4.1.1 工程概况55-57
• 4.1.2 工程检测鉴定结果57
• 4.1.3 加固方案及设计依据57-58
• 4.2 建立结构加固后有限元模型58-65
• 4.2.1 方案一：增设剪力墙58-63
• 4.2.2 方案二：增设斜撑63-65
• 4.3 pushover后处理65-89
• 4.3.1 方案一第一次pushover分析65-70
• 4.3.2 方案二第一次pushover分析70-74
• 4.3.3 第二次pushover后期处理74-78
• 4.3.4 罕遇塑性铰的分布与破坏形态78-85
• 4.3.5 加固结构塑性铰出铰顺序85-88
• 4.3.6 增加剪力墙和增加钢支撑各自的优缺点88-89
• 4.4 本章小结89-91
• 第5章 结论与展望91-93
• 5.1 结论91-92
• 5.2 展望92-93
• 参考文献93-96
• 致谢96-97
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况97

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 曲哲;张令心;;日本钢筋混凝土结构抗震加固技术现状与发展趋势[J];地震工程与工程振动;2013年04期

2 赵志龙;尹红霞;;CFRP片材在混凝土结构加固中的应用[J];科技信息;2009年31期

3 张照福;高冬芹;;建筑抗震鉴定加固的历史现状和展望[J];低温建筑技术;2009年04期

4 卢亦焱;史健勇;黄银q，

本文编号：254828