摇摆钢支撑加固RC框架抗震性能研究

发布时间：2020-07-18 15:48

【摘要】：RC框架-摇摆钢支撑结构是一种新型的结构体系,摇摆钢支撑具有较大的平面内刚度并且其底部采用了具有一定转动能力的特殊构造,使其能够有效控制结构在地震作用下的侧向变形模式。该体系还能与耗能减震装置相结合,进而提升结构整体的抗震能力,同时还能以施加预应力的方式使结构整体具备自复位能力。目前,一些学者对自复位摇摆结构体系开展了系统的试验及理论研究,取得了一系列研究成果。但关于摇摆钢支撑加固既有RC框架的研究尚未涉及。本文以基于既有RC框架设计的RC框架-摇摆钢支撑结构为研究对象,围绕RC框架-摇摆钢支撑结构的抗震性能,从摇摆钢支撑自身抗震性能的试验分析和数值分析、RC框架-摇摆钢支撑整体结构抗震性能分析、摇摆钢支撑加固既有RC框架设计方法三个方面对本课题进行了研究。本文所完成的主要工作和取得的主要成果包括:(1)对摇摆钢支撑的抗震性能进行了数值分析和试验研究:摩擦阻尼器的预紧力、摩擦系数、最大行程等性能决定了新型摇摆钢支撑的刚度和耗能能力。预应力筋不仅可以减小结构残余侧移,提供自复位能力,还可以提高钢支撑的承载力。(2)对RC框架-摇摆钢支撑的抗震性能进行了数值分析:在RC框架上附加具有足够的刚度和强度的摇摆钢支撑,可有效控制结构的变形模式和损伤模式,且随着摇摆钢支撑刚度的增大,钢筋混凝土结构变形模式的控制效果越明显。在摇摆钢支撑底部设置摩擦阻尼器可以显著提高结构的抗震能力和耗能能力,减小结构的地震响应;同时还可以通过施加预应力的方式使结构具备自复位能力。(3)对RC框架-摇摆钢支撑的简化方法进行了研究:利用本文提出的RC框架-摇摆钢支撑简化模型,能够有效替代精细化模型进行弹塑性分析,减少计算工作量,便于从整体上对结构在罕遇地震作用下的抗震性能进行评估。(4)对摇摆钢支撑加固RC框架的抗震设计方法进行了研究:本文提出的基于损伤机制控制的摇摆钢支撑加固RC框架抗震设计方法可有效降低结构在地震作用下的响应,并使结构楼层响应分布趋于均匀,能够实现预期的损伤机制。
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU375.4;TU352.11
【图文】：

混凝土加固,加固钢筋混凝土梁

图 1.2 置换混凝土加固法如图 1.3）杆或型钢撑杆，对结构或构件进行加固的应力、应变状态，且难以直接卸除其结构[7]提出了体外预应力筋加固钢筋混凝土梁计软件。

预应力加固

3图 1.3 预应力加固法[8]为外粘型钢法和粘贴钢板法，施工方法为使用高表面，钢板与原结构的共同作用使得构件承载力力性能可靠，对建筑使用空间的影响较小。缺点要求较高，即加固质量难以保证，特别是粘钢后在节点处理上有一定难度。如图 1.4(b)所示，在方向设置 U 形钢板箍，同时在梁两侧面各设置一条在梁腰部。如图 1.4(c)所示，在原柱截面角设置缀板。

减隔震,加固法

(a) 消能减震 (b) 隔震图 1.6 减隔震加固法随着各种振动控制技术在新建建筑中的大量应用[16] [17] [20]，研究和设计人员越来越多地注意到在既有建筑的抗震加固改造中，振动控制技术具有上文加固方法所不具备的优势，近年来，利用隔震、消能减振技术开展既有建筑抗震加固的案例屡见不鲜李爱群等（2014）[18]围绕黏滞阻尼减振技术及其应用，介绍了对硅油进行改性的试验研究，总结了改性黏滞流体的力学特性并建立了力学模型。又设计了 6 种黏滞流体减振装置，开展了理论和试验研究；在黏滞流体减振装置力学模型的基础上，建立了工程结构减振的分析模型和简化模型，提出了黏滞阻尼减振的智能优化方法和三阶段设计方法。最后介绍了黏滞阻尼减振技术在北京奥林匹克国家会议中心、南京奥体中心观光塔等项目中的应用情况。Biswajit Basu 等（2014）[19]为结构控制技术的研究和应用提供了一个共同的框架包括新型被动阻尼器，功能材料和半被动阻尼器，主动控制系统以及它们的性能研究针对建筑、桥梁和风力发电机的减振设计方法进行了探讨并对控制算法和尺寸还原技

【参考文献】