内嵌式防屈曲支撑钢框架加固既有混凝土框架结构抗震性能分析

针对既有混凝土框架结构存在承载力、抗震性能不足等问题,本文在内嵌钢框架-防屈曲支撑加固既有框架的试验基础上,对两榀经该方法加固的框架-支撑结构、一榀纯框架结构进行有限元非线性分析,以便深入研究合理的加固参数。用ABAQUS建模,钢材采用硬化弹塑性模型,混凝土采用塑性损伤模型,采用单调水平加载位移增量控制方式进行有限元模拟分析,得出骨架曲线并与试验结果比对。在此基础上分析结构内部受力过程,内力重分配规律,研究钢框架-支撑及节点连接处工作状态,为以后采用类似加固方法进一步改进内部配置、优化结构设计提供科学依据。

既有混凝土框架结构减震加固有限元分析——用带防屈曲支撑的内嵌钢框架加固

历次地震表明既有混凝土框架结构在地震中表现为承载力不足、难以满足规范全部抗震设防目标。在已完成两榀用内嵌钢框架+防屈曲支撑、一榀纯框架试验模型的基础上进行有限元非线性,以便分析结构内力重分配规律,研究防屈曲支撑与原框架结构的工作性能。得出以下结论:1)有限元模拟与试验结果吻合较好,验证了有限元模型合理性;2)内嵌钢框架与原有框架结构协同工作良好,承担部分竖向力,说明该加固方法不增加原结构竖向负担;3)加固后的整体框架内力重分配规律为向着结构发挥延性的方面发展,对加固方法及需要注意的问题提出了建议,能为今后采用此类方法加固工程起到指导作用。

钢框架内嵌带竖缝钢筋混凝土剪力墙的补充计算和构造要求

对钢框架内嵌带竖缝钢筋混凝土剪力墙的设计方法进行了考察,提出了若干补充计算和构造措施以实现带竖缝钢筋混凝土剪力墙的设计思想。这些补充包括:(1)梁柱连接和梁腹板,应补充进行受剪强度计算;(2)当受剪强度不满足要求时建议增加带竖缝钢筋混凝土剪力墙和钢框架柱的抗剪件连接,这种构造同时方便了安装;(3)建议竖缝剪力墙和钢框架梁采用开竖向槽孔的高强度螺栓摩擦型连接,以实现带竖缝钢筋混凝土剪力墙不承受竖向荷载,只承受水平力的设计思路;(4)增加对钢框架梁腹板受到带竖缝钢筋混凝土剪力墙膨胀力挤压发生屈曲的设计验算;(5)对连接钢框架梁和带竖缝钢筋混凝土剪力墙的预埋件给出了设计公式;(6)建议参考《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002)对带竖缝钢筋混凝土剪力墙受剪承载力进行设计。

钢框架内嵌带竖缝钢筋混凝土剪力墙的内力计算模型

对《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ 99—98)中钢框架内嵌带竖缝钢筋混凝土剪力墙的等效交叉支撑和等效剪切板模型进行考察,指出了在确定等效构件时考虑钢框架梁剪切变形的必要性,同时指出两种模型均不能正确地给出钢框架梁的剪力,也不能反映钢框架梁弯曲变形对整体刚度的影响。因此提出壁式框架的计算模型,对各部分的刚度给出了计算建议,对模拟钢框架内嵌带竖缝钢筋混凝土剪力墙肢的壁柱,通过对轴压刚度取小值以实现带竖缝钢筋混凝土剪力墙不承担竖向荷载的设计要求。对壁式框架模型和两种等效模型进行比较表明,在层数少、剪切变形占主导地位时,壁式框架模型的刚度略小;层数增加,三种模型结果相似。但壁式框架模型能够给出钢框架梁的剪力,并反映钢框架梁变形对抗侧刚度的影响。