某非常规钢框架结构的加固方法研究

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商业建筑在原结构上进行加盖时由于施工水平较差,加之钢结构易遭受外部环境腐蚀,形成众多薄弱节点,具有极大安全隐患。因此对这类非常规钢框架结构进行加固是必要的。防屈曲支撑(BRB)广泛应用于建筑、桥梁、大跨度空间结构中,其不仅可以提供抗侧刚度,在地震作用下能够起到耗能减震的作用。本文以昆明市南疆宾馆附属钢结构商场加固研究为主线,提出三种屈曲约束支撑加固方法,其一是将原结构中薄弱的梁柱节点加固成刚性节点,然后进行BRB体系加固,此方案的缺点是将薄弱节点加固成刚节点较复杂,且造价高、工作量巨大;其二是对结构中薄弱梁柱节点不作处理,直接进行BRB体系加固,此方案的优势在于不需要对众多薄弱梁柱节点进行加固,且该商场中大部分薄弱梁柱节点均能满足铰节点的要求;其三是按照美国钢结构常见做法,将外围梁柱薄弱节点加固成刚接,内部框架薄弱梁柱节点不作处理(即视为铰接),然后进行BRB体系加固。首先,采用SAP2000软件对既有建筑进行建模分析,发现既有结构层间位移角超过规范要求,结合现场检测分析,需对既有建筑进行加固。分别对既有建筑采取三种加固方法进行BRB体系加固,进行小震弹性分析和大震弹塑性分析。对比三种加固方法发现,按照美国钢结构规范设计时,达到规范要求的减震目标所需的BRB数量更少并且吨位更小,建筑加固后抗震性能良好。其次,基于结构整体采用工字型钢柱,结构的强轴沿Y向,弱轴沿X向,只沿弱轴方向布置BRB进行体系加固,加固后的结构体系为Y向是框架,X向是柱间支撑体系。通过小震弹性分析和大震弹塑性分析,研究该种加固方法的可行性。结果表明,考虑双向地震作用下,只沿着弱轴方向设置BRB,另一个方向靠框架来抵抗地震作用是可行的。最后,由于国家规程对子结构是按照小震作用效应放大2倍来设计的,而上海市和深圳市地方规程的放大系数分别是1.5和1.2,云南省地方规程是按照大震下的弹塑性分析来设计子结构的。为此选取了某一榀子结构分别按照1.5和1.2的内力放大系数进行对比研究,得到1.2倍的放大系数设计子结构在本文工程中是安全合理的。
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