【摘 要】
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近年来,地震韧性逐渐成为工程界和学术界的研究热点,隔震技术作为提高既有建筑抗震性能以及韧性水准的重要手段,已得到广泛应用。本文首先基于前期开展的橡胶柔性管道试验数据,建立了相应的地震易损性模型及损失后果函数,完善了隔震建筑地震韧性评价体系。然后以既有RC框架-剪力墙结构为研究对象,对该类建筑抗震韧性水准进行评估,在此基础上,针对单体建筑和多栋毗邻建筑分别采用单体隔震和大底盘隔震加固技术对其进行韧性
【基金项目】
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国家重点研发计划(2019YFE0198900); 国家重点研发计划课题项目(2016YFC0701901); 北京市自然科学基金(8192008); 中国地震局工程力学研究所基本科研业务费专项资助项目(2019D17); 北京市教委科技一般项目(
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近年来,地震韧性逐渐成为工程界和学术界的研究热点,隔震技术作为提高既有建筑抗震性能以及韧性水准的重要手段,已得到广泛应用。本文首先基于前期开展的橡胶柔性管道试验数据,建立了相应的地震易损性模型及损失后果函数,完善了隔震建筑地震韧性评价体系。然后以既有RC框架-剪力墙结构为研究对象,对该类建筑抗震韧性水准进行评估,在此基础上,针对单体建筑和多栋毗邻建筑分别采用单体隔震和大底盘隔震加固技术对其进行韧性提升,考虑柔性管道进行韧性评价,重点分析了隔震设计关键参数——屈重比对结构韧性水准的影响规律,建议了适用于既有RC框架-剪力墙结构韧性提升的屈重比取值,可高效指导该类结构面向韧性目标的隔震加固设计。主要工作和结论如下:(1)基于课题组前期开展的24根橡胶柔性管道试验数据,建立了该类管道的易损性模型及损失后果函数:关键损伤状态为“管道破坏漏水”,采用FEMA推荐的分析方法,以位移角为工程需求参数,建立了该类管道该损伤状态的易损性模型和损失后果函数(包括修复费用及时间),其中修复费用函数综合考虑管道售价及运输费用等各种成本进行确定,修复时间函数根据24个试件拆卸和安装实测时间进行拟合。(2)建立了既有RC框架-剪力墙结构弹塑性分析模型,评估了结构在设防地震及罕遇地震下的关键地震响应(楼面最大绝对加速度和层间位移角),评价了结构的抗震韧性水准,结果表明:本文所选取的既有RC框架-剪力墙结构抗震韧性等级均为零星,建筑韧性水准亟待提高;加速度敏感型非结构构件对修复费用评级起到了控制作用,而建筑整体修复时间由结构构件和加速度敏感型非结构构件共同决定,需同时控制层间位移角和楼面绝对最大加速度响应才能提高结构的抗震韧性水准。(3)采用单体隔震和大底盘隔震技术对既有RC框架-剪力墙结构进行韧性提升,考虑柔性管道进行韧性评价,各设计了3个屈重比案例,分析了屈重比对结构韧性水准的影响规律,结果表明:隔震加固后建筑修复费用和时间均明显降低,建筑韧性等级至少可提升至二星;柔性管道在设防地震下修复费用占比较高,罕遇地震下由于整体修复费用较高,柔性管道修复费用占比相对较小,其修复工时对建筑修复时间的影响基本可以忽略;降低屈重比后,层间位移角和楼面绝对最大加速度均得到显著控制,结构构件和非结构构件损伤逐渐减小,建筑韧性等级可进一步优化至三星。(4)对于高度较大的单体隔震加固结构,加速度敏感型非结构构件的损伤控制是建筑优化至三星的关键指标,屈重比建议取值约为2%;对于具有少量楼层的大底盘隔震加固结构,加速度敏感型非结构构件同样控制了建筑韧性等级,屈重比可适当放宽要求,建议取值约为2.5%,结构即可优化到三星。
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