已建中小学单跨框架教学楼抗震性能评估与加固技术研究

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5.12汶川地震发生后,位于强震区的中小学校舍建筑遭到了严重破坏甚至倒塌,造成了严重人员伤亡和财产损失。为了避免此类悲剧重演,在震害调查和总结抗震经验的基础上,我国相关规范提高了中小学校舍抗震设防类别,于是学校已建建筑的抗震性能成为人们关注的焦点,各种加固或改造方案被不断提出,如何采用合理、有效和经济的修复手段处理这些乙类建筑,仍然目前工程界亟待解决的难题之一。本文引入基于性能的抗震评估思想,总结国内外性能设计研究现状,初步提出性能参数量化指标,并结合中国抗震鉴定标准,评判严格按89抗震设计规范设计的教学楼存在的具体不足;特别针对不同烈度区的单跨悬挑框架结构,提出了四种不同的加固方案,利用有限元分析程序OpenSees建立结构三维有限元模型,进行罕遇地震作用下的动力时程分析,对比分析了采用不同加固方案加固后结构的抗震性能。本文研究工作表明,基于结构性能评估指标对按照89规范设计的单跨悬挑框架结构进行抗震鉴定,各烈度区模型结构均能达到小震下OP、大震下LS性能目标,但8度区结构出铰情况较为严重。所选用的四种加固方案中,加剪力墙的加固方案性能最优,其次为加阻尼器和加支撑方案,这三种方案均能使各烈度区结构层间侧移角和顶层位移指标得到极大降低。通过增设一排框架柱改变原始单跨框架为两跨框架的加固方案,对6度区结构能够起到优化作用,但7、8度区结构出铰情况更为严重,结构性能并未得到优化,故不建议在较高烈度区采用。
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