廣西金固建筑科技有限責(zé)任加固公司：阻尼器BRB進(jìn)行減震加固的案例，并進(jìn)一步采用SAUSG-RES軟件進(jìn)行建筑抗震韌性評(píng)價(jià)，驗(yàn)證韌性提升效果。
某加固改造項(xiàng)目如圖1所示， 建筑平面外形呈矩形，為地上6層的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，平立面布置較規(guī)則。原設(shè)計(jì)使用用途為辦公 ， 擬將一層 ～ 三層改造為幼兒園，四層 ～ 六層仍為辦公樓 。
（a）1層平面圖
（b）三維軸測(cè)圖
抗震設(shè)防烈度為8度（0.20g），設(shè)計(jì)地震分組為第二組， 場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)，場(chǎng)地特征周期為0.4s。原 抗震設(shè)防類(lèi)別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類(lèi)（丙類(lèi)建筑），改造后一層 ～ 三層為幼兒園，抗震設(shè)防類(lèi)別為重點(diǎn)設(shè)防類(lèi)（乙類(lèi)建筑）。 《建筑工程抗震設(shè)防分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50223-2008）的規(guī)定：重點(diǎn)設(shè)防類(lèi)，應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度一度的要求加強(qiáng)其抗震措施。框架柱原抗震等級(jí)為二級(jí)，改造后 一層 ～ 三層框架柱抗震等級(jí)應(yīng)為一級(jí)。 受使用功能限制，直接增加 一層 ～ 三層框架柱 箍筋難度較大，本文嘗試采用減震方案，從降低結(jié)構(gòu)延性需求的角度來(lái)降低構(gòu)造要求。
在一層～六層X(jué)向、Y向兩邊跨布置防屈曲支撐，共48根，如圖2所示。一層～三層防屈曲支撐初始剛度為1×10 5 kN/m，屈服力為600kN，屈服后剛度比為0.1 。四層～六層防屈曲支撐初始剛度為1×10 5 kN/m，屈服力為400kN，屈服后剛度比為0.1 。
圖2 加固方案
按照地震動(dòng)主方向反應(yīng)譜在前三周期點(diǎn)與規(guī)范反應(yīng)譜接近的原則，選取一組有代表性的人工模擬地震動(dòng)加速度時(shí)程曲線(xiàn)（本文僅選取一組地震動(dòng)作為示例，實(shí)際加固方案要按規(guī)范要求選取多組地震動(dòng)）。考慮雙向地震作用，設(shè)X向?yàn)橹鞣较颍鞣较蚍逯导铀俣葹?00 cm/s 2 ，主方向峰值加速度與次方向峰值加速度比值為1:0.85。進(jìn)行非線(xiàn)性動(dòng)力時(shí)程分析，層間位移角如圖3所示。
圖3 加固后層間位移角
可見(jiàn)，布置防屈曲支撐后，X向彈塑性層間位移角為1/187，Y向彈塑性層間位移角為1/158，小于4.0△u=4.0*1/550=1/137，按《消能減震加固技術(shù)規(guī)程》（T/CECS 547-2018）第 6.3.6條規(guī)定“罕遇地震下最大層間位移角為2.0△u～4.0△u時(shí)，B、C類(lèi)鋼筋結(jié)構(gòu)混凝土房屋可按常規(guī)設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定降低一度且不低于6度采用，A類(lèi)鋼筋結(jié)構(gòu)混凝土房屋應(yīng)按A類(lèi)房屋構(gòu)造措施采用”，構(gòu)造措施可降低一度，即采用現(xiàn)有構(gòu)造措施即可滿(mǎn)足要求。
按照地震動(dòng)主方向反應(yīng)譜在前三周期點(diǎn)與規(guī)范反應(yīng)譜接近的原則，選取1組人工模擬加速度時(shí)程曲線(xiàn)和29組實(shí)際強(qiáng)震記錄進(jìn)行加固前模型和加固后模型設(shè)防烈度下的非線(xiàn)性動(dòng)力時(shí)程分析。選取1組人工模擬地震動(dòng)，是因?yàn)槿斯つM地震動(dòng)反應(yīng)譜與規(guī)范反應(yīng)譜接近，分析得到的構(gòu)件損傷狀態(tài)具有代表性，可作為討論構(gòu)件損傷狀態(tài)的示例工況。考慮雙向地震作用，設(shè)X向?yàn)橹鞣较颍鞣较蚍逯导铀俣葹?00 cm/s 2 ，主方向峰值加速度與次方向峰值加速度比值為1:0.85。進(jìn)行8度罕遇地震作用下的韌性評(píng)價(jià)。
（1）構(gòu)件性能評(píng)價(jià)
以人工模擬地震動(dòng)為例，查看加固前和加固后的構(gòu)件性能水平如圖4示，統(tǒng)計(jì)梁、柱各性能水平構(gòu)件數(shù)量如表1所示。
（a）加固前
（b）加固后
表1 加固前后構(gòu)件性能對(duì)比
可見(jiàn)，加固后，設(shè)防烈度8度罕遇地震作用下，防屈曲支撐都進(jìn)入了屈服階段，很好地保護(hù)了主體結(jié)構(gòu)，梁、柱損壞程度大大減輕，結(jié)構(gòu)總體性能大幅改善。
（2）韌性評(píng)價(jià)
根據(jù)加固前和加固后30組地震動(dòng)作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷狀態(tài)，按《建筑抗震韌性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB /T 38591-2020）統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件修復(fù)費(fèi)用及修復(fù)時(shí)間，如圖5所示。由于人員傷亡率較低，暫不統(tǒng)計(jì)。可見(jiàn)：在30組地震動(dòng)作用下，加固后修復(fù)費(fèi)用、修復(fù)時(shí)間均比加固前小；且修復(fù)費(fèi)用、修復(fù)時(shí)間越大，加固后修復(fù)費(fèi)用、修復(fù)時(shí)間降低就越多。
圖5 30組地震動(dòng)韌性評(píng)價(jià)指標(biāo)
提取結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷狀態(tài)組裝原始樣本矩陣，矩陣每行表示一次時(shí)程分析的結(jié)果，每列表示一個(gè)構(gòu)件的損傷狀態(tài)，矩陣的規(guī)模是30×877。 采用FEMA P-58 方法對(duì)原始樣本矩陣進(jìn)行擴(kuò)充，產(chǎn)生1000個(gè)模擬樣本。按《建筑抗震韌性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB /T 38591-2020）統(tǒng)計(jì)1000個(gè)模擬樣本的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的修復(fù)費(fèi)用、修復(fù)時(shí)間及人員傷亡指標(biāo)。
繪制加固前和加固后結(jié)構(gòu)構(gòu)件1000個(gè)模擬樣本的修復(fù)費(fèi)用、修復(fù)時(shí)間散點(diǎn)圖，將修復(fù)費(fèi)用、修復(fù)時(shí)間區(qū)間劃分為30組，統(tǒng)計(jì)落在各組的頻數(shù)，繪制概率密度圖并用對(duì)數(shù)正態(tài)分布曲線(xiàn)擬合，如圖6和圖7所示。
（a）加固前
（b）加固后
圖6 加固前后修復(fù)費(fèi)用概率分析
（a）加固前
（b）加固后
統(tǒng)計(jì)加固前和加固后結(jié)構(gòu)在8度罕遇地震作用下的修復(fù)費(fèi)用和修復(fù)時(shí)間指標(biāo)均值、對(duì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差和84%分位值，并計(jì)算置信水平為0.95的84%保證率的修復(fù)費(fèi)用和修復(fù)時(shí)間指標(biāo)置信上限，如表2所示。
表2 加固前后韌性評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)比
可見(jiàn)，加固后結(jié)構(gòu)抗震韌性大幅提升，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。
（1）在既有建筑由于國(guó)家規(guī)定、規(guī)范、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖的修訂或建筑功能的改變（如丙類(lèi)建筑改乙類(lèi)建筑）引起的大量構(gòu)件構(gòu)造措施不滿(mǎn)足要求時(shí)，可考慮采用減震方案進(jìn)行加固，降低結(jié)構(gòu)彈塑性層間位移角需求，進(jìn)而達(dá)到降低構(gòu)造措施的目標(biāo)，可大大減少加固量。
（2）SAUSG-JG建筑結(jié)構(gòu)加固性能化設(shè)計(jì)軟件可以導(dǎo)入PKPM建立的各種加固構(gòu)件，包括粘貼鋼板、外貼型鋼、增大截面、置換混凝土等，建立或?qū)敫粽鹬ё⒆枘崞鲉卧瑴?zhǔn)確快速地計(jì)算結(jié)構(gòu)彈塑性層間位移角，判斷結(jié)構(gòu)能否降低抗震構(gòu)造措施。
（3）SAUSG-RES建筑結(jié)構(gòu)抗震韌性評(píng)價(jià)軟件可以給出震后修復(fù)費(fèi)用、修復(fù)時(shí)間、人員傷亡等數(shù)據(jù)圖表，并可一鍵生成建筑抗震韌性評(píng)價(jià)報(bào)告，為工程師提供了量化加固前、加固后建筑抗震韌性的直觀工具，可用于加固方案比選，幫助工程師在合理的成本范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)建筑抗震韌性提升最大化的目標(biāo)。責(zé)任編輯：http://www.www.www-89368.com/
