外包钢加固框架结构弹塑性分析及抗震性能研究-论文.pdf

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1、外包钢加固框架结构弹塑性分析及抗震性能研究张杨洁，陈道政(合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽合肥230009)摘要：文章针对外包钢加固柱的特点，运用修正的Kent—Scott—Park模型得到加固后约束混凝土的本构模型，在SAP2000中通过截面分析实现加固后柱塑性铰的自定义，进而对底层柱外包钢加固后的整体结构分别进行静力和动力弹塑性分析，通过比较罕遇地震下整体结构的层间位移角和性能点信息；结果表明，底层外包钢加固对局部楼层变形影响较大，对整体结构延性影响不大，同时，也要求在加固设计中避免过度加固造成薄弱层上移，需要整体分析结构的性能。关键词

2、：外包钢；加固；框架结构；弹塑性中图分类号：TU313；TU973．31文献标识码：A文章编号：1673—5781(2014)03—0351-03我国是一个地震多发国家，由震害造成损伤的结析，底层柱平面布置如图1所示。构房屋需要进行加固，同时，由于抗震标准的提高以及qDC9“枷qDqqD01，∞7锄T锄1●枷肛1OmmJ∞既有建筑自身功能的改造，造成钢筋混凝土框架柱承．5l载力不足需要对原有结构进行加固。查阅资料发现，'外包钢加固技术应用已相当普遍，目前关于外包钢加ll固研究主要集中在构件层次r1。]，关于外包钢加固后的目_整体结构的抗震性能¨

3、4]，特别是塑性阶段对结构变形影响的分析研究较少，文献[5—6]对于加固后结构整体计算分析原则也未做具体的说明。本文通过运用文献图1框架结构底层柱平面布置图[7]关于Kent-Scott-Park模型简化修正得到外包钢加(2)底层柱加固方案。由于对原结构顶部增加固后的约束混凝土本构模型，对加固后整体结构进行两层轻钢结构，底层柱大量出现轴压比超过限值的情静力和动力弹塑性分析，分析底层柱外包钢加固对局况，结合对柱截面不能较大增加的要求下，拟采用外部性能和整体性能的影响。包钢对底层柱进行加固，为了对比分析底部柱不同程度外包钢加固对整体结构抗震性能的影

4、响，拟采取两1工程概况及加固方案种方案如下。(1)工程概况。某医院为框架结构体系，主体共方案一：采用4L80×8的角钢加固，缀板采用6层，局部有出屋面塔楼，总高度为26．4rn，底层层一70×6mm，间距为150mm。高为从基础顶算为5．0m，二～五层层高为3．6m，方案二：采用4Li00×10的角钢加固，缀板采用六层层高为4．2m，七层层高为3．6m。该建筑于一70×6mm，间距为150mm。2001年设计并建造交付使用，设防烈度为2外包钢约束混凝土本构模型7。(O．1Og)，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类场地，场地特征周期为0．35S

5、，钢筋混凝土框架抗震外包钢加固后外加材料对原混凝土形成围套约束等级为3级。典型截面特性分别为：柱截面为500×作用。准确的确定加固后混凝土的材料模型对于实现500，400×400；主梁为250×650，250×500等。柱弹塑性分析的准确性具有重要影响。比较常见的约束混凝土等级为C30；梁、板混凝土等级为C25，钢筋主混凝土本构有Mander模型l_8和Kent模型，文献[9]通筋为Ⅱ级。本文采用SAP2000程序建立模型进行分过将外包钢围套与箍筋约束作用统一考虑为约束作用收稿日期：2014—03—26；修改日期：2014-04—09作者简介：

6、张杨洁(1987一)，男，安徽合肥人，合肥工业大学硕士生；陈道政(1964一)，男，安徽合肥人，博士，合肥工业大学教授《工程与建设》2014年第28卷第3期351增强系数K的形式，运用改进了的Kent-Scott-Park模在推覆前期阶段对整体结构刚度提高不大，未加固与型在OpenSees平台上通过纤维模型单元对比分析两加固后曲线基本重合。随着推覆荷载的逐渐增加，在个试验模型，得到了较为一致的分析结果。顶点位移达到152mm左右，结构出现明显塑性变形Kent—Scott—Park模型有上升段的曲线和下降段特征，此后在达到相同的顶点位移时，加固后

7、结构的的二折线组成，有基地剪力都大于未加固的基地剪力，并且这种差距随着顶点位移的逐步增加而增大，这说明底层外包钢加一[一()]，￡c≤0．002K固后提高了结构在塑性变形阶段的整体刚度。从图一Kf[1一Zm(￡一0．002K)]，e。>0．002K3可知，对于不同的底层柱外包钢的尺寸，整体结构其中，为无约束混凝土轴心抗压强度．￡f为箍筋约的抗震性能有一定影响，但影响不显著，这主要是由束混凝土的轴向应变；K代表考虑约束所引起的混于外包角钢尺寸变化值不是很大。凝土强度增强系数，对无约束混凝土，K取1．0；Zm代表应变软化段斜率。K一+哮其中，p为体

8、积配箍率；为箍筋屈服强度。本文采用Kent—Scott—Park模型进行修正，C30混凝土的约束本构关系如图2所示。埙点位杉／m图3基地剪力一位移曲线