VD与BRB技术在某框架结构抗震加固中的联合应用研究

作     者：马士奇 

作者单位：河北工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴迈

授予年度：2021年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：抗震加固 黏滞阻尼器 防屈曲支撑 联合减震 性能目标 

摘      要：联合减震技术是在结构中同时设置两种及以上不同类型的减震装置,组成多种消能器与主体结构协同工作的减震控制系统。实际工程中常用的消能减震装置有黏滞阻尼器(VD)、金属摩擦型阻尼器(MFD)、黏弹性阻尼器(VED)、防屈曲支撑(BRB)等。速度型阻尼器如VD,其恢复力和位移具有90度的相位差,为结构提供附加阻尼,而基本不影响结构的固有周期;位移型消能器如BRB,可以通过合理的布置,增加结构的抗侧刚度,调节结构的周期比和位移比,降低结构在地震作用下的扭转效应。如何根据结构的动力特性,合理的布设消能器,使不同消能器发挥自身的减震优势,保证结构在地震作用下能够达到预期的性能目标,减少财产损失,具有实际工程意义。本文以天津市某酒店改造成办公楼的抗震加固项目为工程背景,原酒店按7度(0.15g)设计,现改造过程中考虑设防烈度提升至8度(0.20g)。依据现场检测数据,分析制定出符合规范要求的减震性能目标,运用有限元软件对单独采用VD和单独采用BRB的结构加固方案进行减震分析,并在单一减震加固方案减震效果不理想的基础上,提出了“VD+BRB联合减震加固方案的三种布置形式,并将最佳的联合减震方案与单一减震加固方案进行分析对比。本文研究内容及结论如下:1.通过对工程现状的检测鉴定,主体框架及钢桁架构件的布置、参数等与设计图纸基本相符,无结构性损伤,满足施工验收规范;钢桁架强度、稳定满足规范要求;对主体结构进行8度(0.20g)多遇地震下的反应谱分析,结构沿地震波主控方向的位移角超限,不满足抗震设防要求,需要进行抗震加固。2.依据建筑的功能类别,制定出符合规范的最低抗震性能目标,并按照消能器的一般设计流程,对该结构分别设计单独采用VD和BRB的加固方案,经时程分析表明,两种方案在中、大震下对结构抗震性能提升有限,均难以实现预期的减震目标,但是VD对速度较为敏感,能够有效降低结构楼层框柱的层间剪力,BRB对调整结构竖向刚度规则性及控制结构楼层的侧向变形效果较好。3.依据单一消能器加固方案的不足,根据本结构的动力特性,设计了联合减震加固方案的三种布置形式;通过时程分析比较选择出最佳联合减震加固方案,并对该联合减震加固方案与单一减震加固方案结构的抗震性能进行对比分析,结果表明,联合减震加固后能够将小震下楼层框柱层间剪力及位移角降低50%,减少结构的弹塑性出铰,实现小震无损坏、中震轻度损坏、大震中度损坏的减震目标。