钢支撑加固震损钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

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钢支撑加固是钢筋混凝土框架结构的一种常用抗震加固方法。钢支撑加固的优点是:增大结构的抗侧刚度的同时,还可以大大提高结构遭遇罕遇地震时的耗能能力,加固施工周期短,对建筑物的功能与立面美观影响较小,因此在现代抗震加固工程中得到了很多应用。  本文设计了两榀框架,编号为KJ-1、KJ-2。其中 KJ-1进行低周反复荷载试验直至破坏,作为对比试件中途不经加固;KJ-2先模拟中震破坏,即推至框架屈服,然后用钢支撑加固。通过水平低周往复荷载试验,分析钢支撑加固对震损后混凝土框架的破坏机制、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、承载力退化、位移延性以及耗能能力等的影响,并与未加固混凝土框架进行对比分析,从而对不等跨钢筋混凝土框架结构震损建筑进行抗震评价、修复和加固技术研究,并对实际钢支撑加固提出一些指导性的意见。  本文采用大型通用有限元软件SAP2000对KJ-1、KJ-2模型进行了pushover分析,确定了结构在罕遇地震下的潜在破坏机制,预测了结构在给定地震作用下的峰值响应。采用结构的荷载-位移曲线(即pushover曲线)描述了在侧向力作用下结构变形从弹性到弹塑性的发展过程。  通过对比KJ-1、KJ-2的试验数据,并结合软件模拟分析结果,得出了以下主要结论:1、破坏机制方面:KJ-1和KJ-2均是梁铰破坏机制,都是L4右侧首先出现“梁铰”,  随着层间位移的增大逐渐形成“柱铰”;采用钢支撑加固后,KJ-2在试验过程中支撑ZC3首先屈服,然后支撑ZC4屈服。软件模拟结果也很好的验证了试验结果。  2、分析KJ-1、KJ-2的滞回曲线和骨架曲线可以看出:KJ-1滞回曲线有明显的捏缩现象,耗能能力较差;KJ-2滞回环在钢支撑屈服前较为丰满,钢支撑屈服后滞回环出现捏缩现象。钢支撑加固后,KJ-2比KJ-1承载力有了大幅提高,最大荷载从142.4KN提高到234.0KN,提高了64.3%。软件模拟结果为最大荷载从106.8KN提高到211.1KN,提高了97.7%。  3、分析刚度退化曲线和粘滞阻尼系数曲线可以看出:加钢支撑后的KJ-2与KJ-1相比具有很高的刚度和承载能力,但是在钢支撑屈曲之后,加上焊缝的不断开裂,框架刚度迅速退化,耗能能力变差。
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