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消能减震结构应用实操(二)

本文转载自“结构快设计”公众号,已获授权


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案例概况
Case Outline
消能减震结构应用实操(二)

1.某中学教学楼(乙类建筑),三层框架结构,已使用近10年,原设计时本地区为7度0.15g(第一组)。主要柱截面为750×750,主要梁截面为300×750.

2.目前本地区抗震设防烈度为8度,第二组。

3.施工仅能在暑假进行,限定了含拆除、内装在内的总施工周期为2个月


消能减震结构应用实操(二)


按原抗震设防烈度下的电算复核:

消能减震结构应用实操(二)

消能减震结构应用实操(二)

表明按原抗震设防烈度计算,结构满足规范要求。

典型位置(第2标准层局部)配筋:


消能减震结构应用实操(二)


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常规加固方法
Conventional Method of Reinforcement
消能减震结构应用实操(二)

【1】按现行规范8度(0.2g)第二组(乙类建筑)计算,位移计算结果严重大于1/550限值:

消能减震结构应用实操(二)

消能减震结构应用实操(二)

典型位置(第2标准层局部)配筋增加较多:


消能减震结构应用实操(二)

【2】需要以加大框架柱的加固方式来弥补层间位移角超限,计算后主要柱截面为900×900,主要梁截面为300×850,均增加幅度很大。

【3】梁、柱计算配筋普遍超过原蓝图数值,需要大量加固;尤其是梁柱节点核心区的加固十分麻烦。


消能减震结构应用实操(二)


【4】如果按常规的加固方式,首先将外包现浇柱方式满足位移要求,再对抗震构件进行粘钢,整体造价很高、工期很长。


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防屈曲支撑加固方法
Reinforcement Methods by BRB
消能减震结构应用实操(二)


在上述电算模型的基础上,不增大柱截面,而是采用设置防屈曲支撑的方式,过程如下:

【1】单击“层内斜杆”菜单项,定义防屈曲支撑截面,用最常用的十字截面,材料设置为钢材,在“全楼信息”中定义钢号为Q345

消能减震结构应用实操(二)


【3】每层X向、Y向分别对称布置2道防屈曲支撑。


消能减震结构应用实操(二)

【3】整体观看,注意避让建筑窗的位置,尽量做成V形,而不是人形(前者好施工)。

消能减震结构应用实操(二)

【4】不考虑附加阻尼,直接计算,位移计算结果:

消能减震结构应用实操(二)

消能减震结构应用实操(二)

层间位移角满足规范要求,只需要考虑承载力要求,工作量大大减少。

【5】典型位置(第2标准层局部)配筋:


消能减震结构应用实操(二)

与常规加固模型相比,梁柱配筋减少甚多;对比复核原图纸,仅少量梁、柱需要粘钢,梁柱节点核心区不需要加固。全楼需要加固的构件较少,总造价、工期均大幅优化。

【6】支撑截面复核,电算结果中显示为超限,这是因为计算软件将防屈曲支撑视为常规支撑,考虑了平面内外稳定计算超限。


消能减震结构应用实操(二)

【7】查看构件信息,支撑超限的是平面内外稳定计算结果(名义上超限),而强度验算的应力比仅为0.36(不超限);由于防屈曲支撑中的“防屈曲”之意就是能够防止构件失稳,因此稳定计算结果中的应力比数值尽管超限,但可以忽略,见下图中线框所示。

消能减震结构应用实操(二)

【8】以每层4根防屈曲支撑的代价,在没有附加阻尼的情况下,就可以大量减少传统加固工程量,大幅度缩短工期。


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总结
 Summary

【1】在结构加固计算中,只利用防屈曲支撑的刚度而不附加阻尼的方式,作简单,也不必考虑附加阻尼时的种种支撑设置限制(第三篇时会涉及),但仍会有比较大的效益。

【2】套筒的作用是防止芯材失稳(但不影响支撑刚度),因此在建模时不需考虑套筒的存在;调整芯材截面时,也不需要再看稳定计算的应力比结果

【3】如果计算防屈曲支撑的附加阻尼,则随着地震作用的减小,构件计算配筋结果会更小,下一篇中会有具体案例。

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作者: ganggouren

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