位移型阻尼器在既有建筑中的抗震加固应用研究

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由于《建筑抗震设计规范》的局部修订,部分地区的既有建筑不满足抗震要求,需要对其进行抗震加固。传统加固方法存在很多弊端,消能减震技术近些年的研究应用中表现出良好的性能,减震效果显著,在新建建筑和震后建筑中的加固应用形式和范围越来越广。近几十年来,国内外学者针对各类耗能阻尼器进行了广泛的研究,其理论分析和试验研究结果对耗能阻尼器应用于实际工程有重大意义。我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)中,也有消能减震的相关内容,位移型金属阻尼器和摩擦阻尼器被列入其内,但是对其在既有建筑结构中加固效果的详细分析并不多见,有必要进行进一步的研究。在此背景下,基于已有的消能减震加固研究成果,进行以下几个方面的工作:(1)分析介绍了金属阻尼器和摩擦阻尼器的减震原理和恢复力模型,简要介绍结构分析方法。(2)采用有限元分析软件SAP2000,以某地八层机关后勤服务中心楼为例,建立三维模型并进行验证,经过模态分析得到结构的自振特性,选取合适的地震波,对原结构进行多遇地震和罕遇地震作用下的时程分析,确定建筑减震加固的目标。(3)采用加设金属阻尼器的方式对既有建筑结构进行加固,并对加固后的模型进行多遇和罕遇地震作用下的时程分析,与原结构对比层间位移角、基底剪力等参数,并在弹塑性时程分析时,对结构的塑性铰状态进行统计和分析。结果表明,加设金属阻尼器能够有效的增强结构的抗震性能,使其满足抗震规范中层间位移角的限值要求,结构梁柱塑性铰的塑性变形程度减小,且塑性铰的数量减少。(4)采用加设摩擦阻尼器的方式对既有建筑结构进行加固,并对加固后的模型进行多遇和罕遇多条地震波作用下的时程分析,比较加固后层间位移角、基底剪力等参数的变化,并在弹塑性时程分析时,对结构的塑性铰状态进行统计和分析。结果表明,加设摩擦阻尼器能够有效的增强结构的抗震性能,使其满足抗震规范中层间位移角的限值要求,结构梁柱塑性铰的屈服状态减小,且塑性铰的数量减少。(5)从时程分析的结果来看,加设摩擦阻尼器后的结构层间位移角的最大减震率、基底剪力最大减震率及弹塑性状态下塑性铰的屈服状态及数量都优于加设金属阻尼器。对比其结果可知,摩擦阻尼器的加固效果更优。
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