北京杰栋建筑设计有限公司欢迎您!

北京杰栋建筑设计有限公司

钢结构设计服务商

钢结构设计、钢结构加固改造

158-1007-2841
行业动态
您的位置:首页 > 新闻中心 > 行业动态
加固改造设计-隔振消能应用(实例)
日期:2020-10-17 人气:271 收藏

1   工程概况

毓豪商厦位于河南省新乡市繁华地段,占地面积1404m2。原设计于2000年,主体结构为地下一层、地上八层的钢筋混凝土框架,一~四层为商场,五~八层为宾馆客房;中途因资金问题只施工到四层。现按照现行的规范标准重新设计,在原有的基础之上增加到十层,局部十一层,并对下部已建部分进行抗震加固设计。工程设计基准期为50年,抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度为0.2g,地震分组为第一组,抗震设防类别为丙类,框架抗震等级为一级。结构模型如图1所示。

工程设计过程中主要遇到以下问题:1)原设计依据的规范标准已经过时,应按照现行规范标准进行鉴定设计;2)根据最新地质勘察报告,场地土类别由原来的Ⅱ类变更为Ⅲ类;3)将楼层增加到十层,局部十一层,超过原设计的八层,需要对下面已建部分进行加固;4)已建部分用作商场,希望避免大面积加固,加快施工进度,尽量不影响正常营业。

2   结构消能减震加固方案

该工程原设计为纯框架结构,在多遇地震作用下,结构的X向、Y向最大层间位移角均超过规范限值;在罕遇地震作用下,结构的X向、Y向最大层间位移角均超过规范限值。小震下结构的计算配筋和实际配筋对比表明,下部已建部分的梁柱大部分配筋不足,尤其是一、二层的边跨梁柱配筋严重不足,相差甚至超过40%;梁柱的箍筋间距基本符合现行规范的构造要求。

20201017/3584217a7fd0d72ecbe26baf8c6101c7.jpg

结构抗震验算结果表明,原设计的纯框架结构层间侧移较大,且多数梁柱配筋不满足抗震要求,如果采用传统的增大截面加固法进行抗震加固,将带来很大的施工量和长期的施工工期,商场需要停业较长时间,这与业主的要求不符。因此改用消能减震技术,在结构的适当位置布置黏滞流体阻尼器来提供附加阻尼,以消耗输入结构的地震能量, 达到预期防震减震要求。

综合考虑建筑使用功能、结构抗震要求和优化分析结果,在结构1~7层X、Y两个方向上布置63套黏滞流体阻尼器。为满足建筑功能的要求,阻尼器的支撑方式采用人字型和门架型两种类型,如图2所示。工程采用双出杆型黏滞流体阻尼器对结构消能减震。本工程的减震分析采用了基于性能的抗震设计方法。

3   地震作用下的结构消能减震分析

结构抗震设计采用SATWE软件,小震下的弹性时程分析采用ETABS NonlinearC V9.7.3软件,中震和大震下的动力弹塑性时程分析采用基于纤维模型理论的PERFORM-3D V4.0.3软件。时程分析所取5条国际上具有完整时程校正的符合工程场地土特质的典型地震记录和2条根据该工程附近场地的地貌和地质特性制成的人工地震波,如图3所示。

对原结构(无控结构)和布置黏滞流体阻尼器的结构(有控结构)分别进行多遇地震作用下的弹性时程分析采用非线性快速时程积分方法(FNA),对结构整体及其构件承载力进行设计和复核,得出楼层剪力、层间位移角等计算结果,宏观响应曲线如图4所示。计算结果表明,多遇地震作用下无控结构不满足弹性目标,最大层间位移角大于规范要求,有控结构则能满足该弹性目标,层间位移角均能满足规范限值,且层剪力有了显著降低。

设防地震作用下结构已经进入塑性,采用PERFORM-3D软件对有控结构进行动力弹塑性时程分析。由分析结果可知,结构在布置了黏滞流体阻尼器之后,结构的各宏观响应指标均有明显降低,可见阻尼器在中震下吸收耗散了更多的地震能量。

罕遇地震作用下结构塑性进一步开展,有控结构动力弹塑性分析结果表明,有控结构在罕遇地震作用下层间位移角小于规范限值,层剪力也有显著降低,结构顶部侧移时程曲线如图5所示。通过提取各构件在时程分析中的最大内力值可以验证,无控结构的部分梁柱的承载力不能满足要求,而有控结构所有构件的承载力均能满足预定的性能目标。

对可屈服构件进行变形验算,大震作用下结构进入LS阶段的梁柱主要集中在下部已建边框架区域,说明此处为结构的薄弱层。框架梁柱变形最大值接近LS状态限值,其变形性能处于大震有限破坏状态。可以看出可屈服构件的变形性能基本满足大震下设定的性能目标。TAFT波罕遇地震下能量耗散分布如图6所示。

4   有控结构已建部分配筋校核

本工程的特点是在既有建筑之上新增楼层,对于新增部分,可以依据现行规范对其进行设计,但是对于下部已建部分,需要采取一定的手段弥补其不足之处,以满足规范要求。采用消能减震技术对结构进行减震,重新校核已建部分梁柱的配筋,绝大多数都能够满足要求。不满足要求的框架梁配筋与计算配筋相比偏小15%以内,考虑到受压区和楼板钢筋对梁承载力的贡献,可以不对其进行加固。有5根框架柱的配筋相差较大,需要对其进行局部加固。

本工程采用消能减震技术,避免了已建部分梁柱的大面积加固改造,将创伤面降至最低,取得了良好的经济效益,也满足了业主的需求。


    标签:

    你觉得这篇文章怎么样?

    0 0