采用SC-PBSPC BRBF下部结构的钢筋混凝土框架抗震加固性能研究
概要
本文提出了一种改进现有钢筋混凝土框架(RCFs)的新型外部子结构，即自定心预制螺栓连接钢板钢筋混凝土屈曲约束支撑框架(SC-PBSPC BRBF)。在相关实验验证的基础上，分析了升级机理和三维仿真模型。采用21种方案进行了准静态分析和参数研究，比较了外部子结构的升级效果。随后，开发并修改了基于刚度的外部子结构设计程序，包括宏观需求分析、部分构件设计和整体结构评估。对某框架建筑进行了加固前后五种情况下的动力分析。该数值模型反映了预制体的特性，具有较好的拟合精度。外部组合支撑提供了足够的初始刚度和耗能能力，而外部预应力筋减少了残余位移，有利于整个结构的自定心。分析表明，现有RCF的损害已经转移，地震需求在限制范围内显著降低，同时具有更大的容量可靠性。本研究为地震易发区外部改造基层结构的实际应用提供了参考。
关键词:动力响应，外部升级，开放式，预制，抗震改造，自定心，下部结构
1 简介
过去的几十年里，通过科学的进步、细致的测试和工程验证，有关抗震和结构升级技术的知识有了显著的进步，导致了更严格的规范规定和更有弹性的结构抗震安全要求。但是，目前仍有大量的现有建筑在使用，这些建筑的抗震缺陷程度各不相同，特别是在中国农村地区，这些建筑所处的时代对生命安全构成了威胁。由于历史和经济因素，这些建筑被重建的可能性很小;因此，抗震加固是一种更加合理的解决方案，近年来已被提高到新的高度。
（A）RC框架-支架子结构 （B）悬臂施工
图1日本外部子结构升级方法(图片来自https://www.yahagi.co.jp/) A,钢筋混凝土框架支撑下部结构。B,悬臂施工。钢筋混凝土[颜色图可于wileyonlinelibrary.com浏览]
目前，常见的加固方法往往集中在构件层面，最具代表性的方法包括粘接纤维增强聚合物(FRPs)、扩展构件截面、增加额外的增强材料以及用高性能材料取代现有材料。Chen和Teng,1Lorenzis和Teng,2 Zhao和zhang 3根据相关试验数据，系统地回顾了frp对混凝土结构和钢结构的升级效果，其中重点包括实用设计模型、有效粘结长度、界面脱粘性能、局部优化等。并对今后的研究进行了展望。Barnes等4和Altin等5研究了钢板对缺陷钢筋混凝土(RC)梁的加固效果。高剪应力下的加载能力得到提高，剪切裂纹的扩展减小。Park等人6和EscAtilde; srcio和FranAtilde;˘ga7采用了焊接连接和纤维加固的替换修复方法。试验结果表明，疲劳行为得到了很好的控制，并在阈值范围内。Al-Osta等人8和Bahraq等人9介绍了使用超高性能混凝土对损坏的钢筋混凝土梁进行加固试验的细节，分别强调了抗弯和抗剪性能。结果表明，试件的抗弯/抗剪承载力有所提高，破坏模式由脆性向延性转变。
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