《采用剪力墙体外加固中小学校框架结构抗震性能研究》.pdf

第28卷第3期 土 木 工 程 与 管 理 学 报 Vo1．28No．3 2011年9月 JournalofCivilEngineeringandManagement Sep．2011 采用剪力墙体外加固中小学校框架结构抗震性能研究 王 伟 ，郭子雄 ，林树枝 ，方东振 (1．华侨大学 土木工程学院，福建 泉州 362021；2．厦门建设与管理局，福建 厦门 361003) 摘 要：体外加固具有布置灵活方便 、使用功能不中断和整体性容易保证等优点，是中小学框架结构教学楼理 想的加固方式。本文把体外加固方法应用于中小学校框架结构校舍的加固，并针对一个不满足抗震要求的四 层中小学框架结构采用外加剪力墙的体外加固方法。通过对不同加固方案的加固结构进行弹性和弹塑性地震 反应分析 ，研究地震作用下不同加固方案对结构的抗震性能影响，主要参数为外加剪力墙墙段宽度。数值分析 结果表明，外加剪力墙可使原结构各榀框架所受的地震剪力有较大幅度的降低，剪力墙越宽降幅越大，各楼层 的位移角也趋于均匀化，增设剪力墙之后结构塑性铰状态相对减缓。通过计算结果的对比分析，提出了外加剪 力墙体外加固方法的一些设计建议。 关键词：框架结构； 学校建筑； 体外加固； 抗震性能；Pushover分析 中图分类号：TU398 ．2；TU352．1 文献标识码 ：A 文章编号：2095-0985(2011)03-0060-05 体外加固方法就是利用整体子结构与原有结 抗震能力 。本文采用外加剪力墙的体外加固 构的协同工作，增强原结构的整体抗震能力，或改 方法对中小学校框架结构校舍进行加固。 变原结构的结构体系，进而改善原结构的受力状 学者 SaadetToke 等从对环境的影响、正常 态和变形模式，从而提高结构的整体抗震性能，使 使用、工程造价等方面论证外加剪力墙的体外加 结构形成更合理的损伤机制，是一种结构体系的 固方法在商品住宅楼中使用的可行性。M．Yasar 加固方法。同时体外加固的加固施工主要在结构 Kahakci 等针对土耳其中小学框架结构校舍的 外部完成，可最大限度地减小对建筑正常使用的 结构特点，采用外加剪力墙对单榀两层两跨框架 干扰，在加固施 工期间可 以不 中断建筑 的使 进行加固试验研究，研究结果表 明外加剪力墙的 用 。 加固方法可使结构侧 向承载力和刚度有很大提 “强柱弱梁”机制是广大工程师从长期的工 高。 程实践中总结的框架结构理想破坏模式，即框架 本文主要探讨采用外加剪力墙方法对不满足 结构的梁端是预期的损伤部位，在地震作用下可 抗震要求的四层 中小学框架结构进行抗震加固的 以屈服并通过 自身的塑性变形耗散地震能量。层 可行性，并研究加固后结构的抗震性能。研究内 屈服机制是对结构不利的一种屈服机制，我国规 容主要包括：楼层层间位移角、各榀框架底部剪力 范采用柱端弯矩增大措施也只能适度推迟柱端塑 分配情况以及加固前后框架结构的主要构件塑性 性铰的出现，不能避免出现柱端塑性铰，再加上楼 铰发展状态。 板对结构整体的影响，结构的破坏并不是呈现规 范所要求的 “强柱弱梁”的形式 。所以很多框 1 原模型概况及加固方案的设计 架呈现层屈服机制的破坏模式。在原结构的基础 上附加子结构的加 固方法不但能够有效地提高结 1．1 原模型的参数设置 构的整体刚度和抗震能力 J，而且能够最大限度 原框架模 型总长为44000mm，总高度为 的减少加固施工对建筑物内部正常使用的影响。 14500mm，底层层高为4000mm，二至四层层高均 外加剪力墙对结构进行加固，