某高层框—剪结构的抗震鉴定、改造加固及抗震性能分析研究

'　　某高层框—剪结构的抗震鉴定、改造加固及抗震性能分析研究1绪论1.1引言我国地处欧亚大陆东南部，位于欧亚地震带和环太平洋地震带两大世界地震带的交汇部位，西南和西北地区处于欧亚地震带上，东部大部分地区处于环太平洋地震带上，甚至有些地区本身就是这两个地震带的组成部分。受印度洋、太平洋和菲律宾三大板块的挤压作用，使得我国地质构造相当复杂，地震断裂带十分发育，大地构造位置决定，我国地震活动范围广、强度大、频率高。我国是世界上由地震造成人员伤亡最严重的国家。在20世纪里，全球共发生三次8.5级以上的强烈地震，其中两次发生在我国，一次是1920年发生在中国宁夏海原县震级为8.5级的强烈地震；一次是1950年发生在中国西藏察隅县震级为8.6级的强烈地震。全球仅我国发生过两次导致20多万人死亡的强烈地震，一次是1920年宁夏海原8.5级地震，造成23万余人死亡，是我国历史上影响范围最广的一次地震，震中区内房屋几乎全部倒塌，地形改观，干盐池湖面位置改变，地裂缝、滑坡到处皆是；一次是1976年河北唐山7.8级地震，造成24万余人死亡，是20 世纪世界上人员伤亡最惨重的一次地震，城市毁于一旦，直接经济损失达100亿元以上。这两次地震造成的死亡人数，在全世界也是绝无仅有的。地震是在板块构造运动作用下，地壳岩石中长期积累的变形在瞬时内转换为动能的结果。地震是一种不可抗拒的自然现象，它与人们的生活有着紧密的联系，但当它达到一定强度，发生在人们生存的空间，且人们对它还没有足够的抵御能力时，便造成灾害，严重时会造成巨大的人员伤亡和经济损失。人类要生存和发展，就必须与地震和其他自然灾害进行抗争，地震中建筑结构的破坏倒塌是造成地震灾害严重的主要原因，建筑抗震设计就是人类与自然抗争的方式之一。............1.2 抗震鉴定与加固研究现状结构的安全可靠是现有建筑改造的基础，对现有建筑的改造必须进行全面的结构检测鉴定和必要的结构加固处理。现有建筑的改造是在原建筑基础上进行的新的创作，在安全、经济的前提下满足新的使用功能和规范要求。由于结构的改造涉及到已有建筑和新建建筑两部分，结构体系较复杂，技术难度较大，因此对原建筑进行科学合理的检测鉴定，采取安全、可靠的加固措施是现有建筑改造的关键。震害调查与研究不仅是促进结构工程抗震理论发展的基础，也是检验工程抗震措施是否有效的标准，对新建工程的抗震设防和既有工程的抗震加固具有重要的现实指导意义。新中国成立后，人们限于当时科技水平相对较低，对地震危害认识不足，一直没有很好的贯彻实施建筑抗震设计。在1966年河北邢台地震的震害调查中，发现经过一些简单加固的房屋震害大大降低了，使人们对建筑抗震有了新的认识，开始研究对既有建筑的抗震鉴定和加固来提高其抗震能力[2]。我国的建筑结构抗震鉴定和加固主要经历了三个阶段[3,4]。一是试点起步阶段（1966年~1976年），主要是研究探索抗震鉴定与加固的基本技术和管理方法；二是蓬勃发展阶段（1976年~1989年），主要是建立了抗震鉴定与加固的基本管理体制，对抗震鉴定与加固技术进行总结；三是综合发展阶段（1989年起），主要是扩大了鉴定加固范围，强调了建筑工程结构抗震能力的综合分析，结合建筑功能改造和融入新的技术和新的方法等内容。..........2某高层框-剪结构实例概述及检测与抗震鉴定结构的安全可靠是现有建筑改造的基础，对现有建筑的改造必须进行全面的结构检测、抗震鉴定和必要的结构加固处理。由于结构的改造涉及到既有建筑和新建建筑两部分，结构体系较复杂，技术难度较大，因此对原建筑进行科学合理的检测鉴定是指导现有建筑进行改造加固的重要基础和前提。本章结合某高层框架剪力墙结构加层、改扩建改造内容，进行结构检测和抗震鉴定，为结构进行必要的加固提供建议。2.1工程概况重庆解放碑万豪行政公寓改建工程位于重庆市渝中区（原名为J-3D 对加固前后结构进行罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析以评价其抗震性能，对比加固前后分析计算结果，确保加固方案安全、有效。4.1建立结构计算模型PERFORM-3D全称为NonlinearAnalysisandPerformanceAssessmentfor3DStructure，由美国加州大学Berkeley分校的鲍威尔教授（Prof.GrahamH.Po-3D的性能评价可以基于ATC-40、FEMA-356或ASCE41自动给出，能够在结构、构件和材料等方面上定义目标性能水准，计算所有限制状态下性能需求与抗震能力比；PERFORM-3D材料本构采用自定义、单元库非常丰富、提供基于材料、截面和构件三种层次的非线性分析，计算速度快。 .........结论近几十年，随着国家经济建设高速发展，人们对物质、精神文化的需求不断提高，越来越多的建筑因抗震水准的提高、功能改变以及结构到达服役期等原因需要进行抗震鉴定和抗震加固。而现行的抗震鉴定标准由于未能及时更新，不适用于存在加层和大规模改扩建的建筑结构。本文借鉴现行抗震鉴定标准、上海市地方规程和相应国内外文献，结合抗震设计标准，对某高层框架-剪力墙结构（重庆万豪大酒店）改造工程实例，进行了结构检测和抗震鉴定分析，根据结构实际情况和鉴定结论，对该项目进行了抗震加固方案设计，并对加固前后结构进行了弹塑性动力时程分析，对比分析了结构在大震作用下的抗震性能。得到了以下结论：①参考现行抗震鉴定标准、上海市地方规程和相应国内外文献，采用两级抗震鉴定方法。即第一级从总体上对结构进行鉴定，包括结构体系、结构抗震构造措施等；第二级为对改造完后结构按现行抗震设计规范要求进行抗震验算，并考虑了不同后续使用年限对地震作用和活荷载取值影响。对两级鉴定结果进行综合抗震鉴定。②阐述了抗震加固的基本原则，分析总结了现有抗震加固的主要方法及其适用条件。结合工程实例，根据抗震鉴定结论及建议，对结构构件承载力和延性不足的构件进行加固方案设计。③对结构构件进行加固，使得构件自身刚度变化引起内力重分布，虽易形成新的薄弱层或发生薄弱层转移现象。但通过对加固前后结构进行大震下的弹塑性动力时程分析，发现加固后结构结构层间位移角满足规范限值要求，加固前后结构加固构件内力重分布并未引起结构整体的内力重分布，无新薄弱层形成和薄弱层转移现象，结构加固后进入非线性程度略小于加固前，结构加固后框架梁非线性耗能大于加固前，使得结构在耗能方面更为合理，加固方案合理、有效、可行。.........'