应用相似数量的纤维增强聚合物(FRP)对所有结构中塑性铰位置并不是一个理想的方法破坏发生在这些关键的位置可能相差很大。业主也总是想保持玻璃钢改造成本和相关的干扰降到最低。在这种背景下,当前提出一个玻璃钢改造方法,玻璃钢的选择性分布基于地震损伤的分布结构。建议的方法,以定量和定性标准,很简单但非常有效的同时减少地震损失,玻璃钢,使用和安装的时间。考虑案件的低收入和中高层的nonductile建筑结构、玻璃钢数量相比减少约31%的情况下,玻璃钢是均匀分布,从而导致更低的安装成本和减少中断时间。有趣的是,尽管31%玻璃钢得救了,FRP加固框架的损伤指数均明显低于在玻璃钢均匀分布的情况下,因为FRP有效服务为关键的位置。由于其简单性和技术/经济效益,提出了FRP改造方法可用于工程实践。
许多现有钢筋混凝土(RC)世界各地的建筑结构设计和建造基于旧代码已确定是不足与现行抗震规范( 玻璃钢改造旨在增加延性、力量、和/或现有结构的刚度。对于缺乏横向钢筋的结构,增加延性应被视为首要任务。FRP封装提供约束条件,显著提高混凝土的抗压强度和极限应变( 上述研究FRP RC框架的有效性确认的改造FRP约束应用于塑料铰链的关键位置提高钢筋混凝土结构的抗震性能;然而,则较少受到关注玻璃钢改造的成本。随着减少一个预定义的伤害水平结构,最少的FRP玻璃钢安装时间最短,最小化成本,不仅重大关切的业主也结构/改造工程师。很明显,这些问题不妥善解决均匀分布玻璃钢塑料铰链的关键位置,因为地震的破坏是这些位置分布不均。最好的作者的知识,研究旨在解决这些问题的数量是相当有限的文献综述如下。Thermou et al。 只有数量有限的研究(
图
步骤1:现有的结构
收集建筑结构的设计,为分析和玻璃钢改造提供信息。
设计地震强度是根据现行的抗震规范改造建筑所在地区。地震发生在该地区的特点也收集如果适用。在现行抗震规范设计反应谱监管区域构造和地震地面运动然后选中。这些选择地面运动是按比例缩小的匹配设计反应谱为了获得按比例缩小的地震记录,然后用于非弹性时间历史(i)分析。
这一步的另一项任务是确定损伤水平等改进结构的光损伤,中度损伤,或严重损伤时,改进结构设计地震的经历。目标水平建立的损害所有者、经理或投资者在由结构工程师咨询与现行抗震规范的引用。目标损伤水平然后用于确定容许损伤指数(DI)。这(DI)作为定量控制标准玻璃钢改造设计,其次是损伤分布的定性标准。
i分析的结构模型。这些i分析进行结构受到选择地面运动设计地震烈度对应于步骤2。i分析介绍了部分的细节 滞回行为的结果的塑料铰链获得i分析在步骤3中导出Excel数据文件的形式。然后,这些数据服务在MATLAB进行损伤分析 由于缺乏内部约束,FRP封装应用于塑性铰位置提供外部约束。FRP约束提出了部分的设计 这一步是类似于步骤3;然而,FRP约束包括在内。属性的分析FRP-confined RC塑料铰链节中给出 类似于步骤4,滞回行为的塑料铰链的形式导出Excel数据文件,然后在MATLAB处理( 定量条件DI≤(DI)检查所有塑性铰的位置。如果有塑性铰位置的损伤指标不满足这个条件,这些位置的玻璃钢改造是重新设计通过应用一个额外的玻璃钢厚度;因此,回到步骤5。否则,进入步骤9。
金融的特殊情况,设计不仅要瞄准的位置的损伤指数大于容许损伤指数也损伤指数的位置太小了。一个简单的规则可以应用:减少一个厚度为塑性铰破坏指数远小于(DI)和增加一个厚度为塑料铰链DI > (DI)。
当定量条件DI≤(DI)满意,分布的定性评估框架是伤害。这一步是进行基于层和元素的重要性。例如,层<我t一个l我c>
我我t一个l我c>比层更重要吗<我t一个l我c>
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在地震作用下,非弹性变形通常是关键区域开发的塑料铰链。肿块塑性技术用于非线性模型在这个研究。造型的细节被描述在 塑料铰链的非弹性行为使用了滞回模型。在文献中有几种滞回模型;然而,大多数这些模型排除了混凝土裂缝在张力区武田滞回模型( 非线性元素的属性moment-rotation曲线的塑料铰链。这些moment-rotation曲线得到使用moment-curvature曲线和塑性铰长度。在本文中,塑性铰长度的简单模型<我t一个l我c>
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中性轴的位置<我t一个l我c>
Z我t一个l我c>
在中性轴<我t一个l我c>
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非线性滞回行为的元素从i分析导出的损伤分析,获得使用损伤模型。与非累积的损伤模型相比,累积损伤模型更适合损伤结构受地震作用的分析,因为持续时间、周期、数量和频率的内容地面运动破坏结构发挥了重要的作用。此外,损伤指数的大小应该改变从0到1。DI = 0指的是没有伤害的状态而DI = 1指的是崩溃的状态。曹等人提出的损伤模型。
提供外部约束使用FRP封装是一个适当的改造解决方案应用于混凝土结构的横向钢范围不足。FRP封装应用于列的塑料铰链横向钢筋在混凝土的取向,从而提高混凝土的强度和延性。列的长度,FRP封装应用,被认为是塑性铰长度的两倍<我t一个l我c>
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玻璃钢改造的有效性取决于几个因素,如玻璃钢的力学性能,横截面的尺寸和形状,无侧限混凝土的强度。对于给定的玻璃钢类型和截面,玻璃钢的总厚度是玻璃钢改造的一个重要控制FRP-confined混凝土的强度和延性 FRP包裹的有效性,提高混凝土的抗压强度和延性在文献中已被广泛证实。GFRP的拉伸强度和模量远低于碳纤维增强塑料,为混凝土提供较大的位移延性;因此,监禁和延性提高的目的是通过GFRP比碳纤维增强塑料的确认(
由于FRP封装方向的横向钢筋,玻璃钢在纵向方向上的强度和刚度的列(列)的轴向轴可以被忽视的 FRP-confined混凝土的应力-应变行为已被许多研究人员研究[ 有几个应力-应变模型(
在这 矩形柱的极限应力<我nl我ne-formula>
玻璃钢的断裂应变的定义是<我nl我ne-formula>
验证使用的不同方面进行了分析:i分析部分中给出 历史时间的分析结果分析验证了使用时间历史的结果[ 节中描述的建模技术 第一(左)和第二模式形状的两层框架。
SAP2000 [ 比较的分析和实验 8层RC框架( 持框架( 框架在恒载和活载25% 100%在SAP2000建模(建议在许多抗震规范 比较容易做的事情曲线。
测试三层钢筋混凝土建筑结构为代表的建筑设计仅基于重力负载如图 三层框架( 钢的性质。
选中的记录和规模的因素。
框架在SAP2000建模与模型描述的细节部分 比较的破坏模式。(一)实验 四层框架( 谱加速度/ PGA。
扩展记录匹配目标光谱( 损失分布帧。(a), (b)卢比,卢比,(c)和(d) RS0。
分布层损伤4-storey框架。
变化的损伤指数和玻璃钢比率。
钢
直径(毫米)
屈服强度(MPa)
极限强度(MPa)
模量(MPa)
极限应变
5.715
468.86
503.34
214090年
0.15
6.401
262.01
372.33
214090年
0.15
12 ga。
2.770
399.91
441.28
206161年
0.13
11 ga。
3.048
386.12
482.65
205471年
0.13
数量
工匠们
比例因子
事件
一年
站
级
1
861年
6.440
兰德斯
1992年
巴斯托
7.28
2
859年
7.265
兰德斯
1992年
大庄园Height-Colima
7.28
3
1215年
5.822
Chi Chi,台湾
1999年
CHY058
7.62
4
1488年
3.303
Chi Chi,台湾
1999年
TCU048
7.62
步骤1:现有的结构
4-storey框架如图 步骤2:设计地震地面运动和容许损伤指数(DI)
这座建筑被认为是位于地震带3基于哥伦比亚大学代码( 然后模型分析和基本周期(<我t一个l我c>
T)我t一个l我c>框架的确定为0.764秒。地震记录然后选择了匹配设计反应谱。扩展的标准评估建议的地震记录的代码( 在这个案例研究中,假设轻微损坏FRP加固框架的极限破坏。为了实现这种损伤状态,允许损伤指数(DI)设置为0.25。
步骤3:i分析
100%的恒载和活载25%用于i分析框架的被选中的地面运动。moment-curvature分析部分和moment-rotation曲线的塑料铰链进行MATLAB ( 步骤4:损伤分析
滞后moment-rotation行为获得第i个分析步骤3中导出到Excel和加工在MATLAB ( 第五步:改造基于损失分布的结构
损失分布如图 第六步:i分析改进的帧
在步骤5帧改装后使用提出的改造方法,i分析FRP加固框架的(RS1)被选中的8地面运动。分析并给出了改进的框架的细节部分 第七步:损伤分析的改进的帧
在步骤6中获得的滞回非线性元素的行为被导出到Excel和加工在MATLAB ( 第八步:评估损伤使用损伤指数标准DI≤(DI)。
定量条件DI≤(DI)是所有塑料铰链RS1的检查。塑性铰位置满足这个条件,所以去第9步。
第九步:评估结构的损伤分布
当定量判据DI≤(DI)是满足所有塑料铰链,损伤分布的定性标准框架是评估。在图所示的破坏模式 额外设计玻璃钢通过添加一个厚度的塑料铰链底部的内列的第一层。这叫做卢比FRP加固结构。过程是类似的,结果如图 相比之下,均匀分布的框架改造玻璃钢也进行了。玻璃钢厚度是申请所有塑料铰链,这叫做RS0改进的帧。0表示数量的框架是改造不使用提出了改造的方法。i和损伤分析的框架RS0进行和损伤状态是绘制在图 为进一步比较,每一层的最大损伤指数被用来绘制损伤层的分布。层损伤分布的原始、RS0卢比,平日在图所示 比较而言,改造成本也进行如下。FRP用于改进的帧的数量RS0,卢比,平日也进行了计算,并绘制在图 提出FRP改造方法,不仅玻璃钢的数量,而且损伤指数降低了FRP与均匀分布的情况下。因此,成本降低和改造成为更有效的减少更大的损伤指数。值得一提的是,使用提出的改造方法,一些塑料铰链的位置确定没有或轻微损坏,因此玻璃钢不需要改造。这是因此有助于缩短玻璃钢安装和中断时间,另外降低改造成本和带来社会效益。
在这个案例研究的步骤类似于案例研究1。因此,只有结果并给出了简短讨论,避免重蹈案例研究1的信息。
记录和比例因子。
8层框架的损伤:(a), (b)卢比,卢比,(c)和(d) RS0。
分布层损伤的8层框架。
变化的损伤指数和玻璃钢比率。
数量
工匠们
比例因子的强度
事件
一年
站
级
1
1155年
3.119
科喀艾里,土耳其
1999年
囊tofa
7.51
2
1604年
21.851
Duzce、土耳其
1999年
Cekmece
7.14
3
2095年
20.320
德纳里峰,阿拉斯加
2002年
Anchorage-DOI放假的飞机
7所示。9
4
5824年
15.521
El Mayor-Cucapah、墨西哥
2010年
CICESE
7所示。2
步骤1 - 2:现有结构,设计地震地面运动和容许损伤指数(DI)
持框架中所描述的部分 步骤3 - 4:i和损伤分析的原始框架
i和损伤分析的框架被选中的地面运动。损失分布如图 步骤5 - 8:改造结构基于损伤的分布、动态、和损伤分析
步骤5 - 8为框架进行改造的建议的方法(RS1)。框架RS1是改造运用2玻璃钢层中度破坏位置(×)和一个玻璃钢厚度应用于位置与光损害(+)。i和损伤分析的框架进行上述框架。的损伤状态帧RS1如图 第九步:评估结构的损伤分布
基于帧RS1的损伤分布和较低的层的重要性,框架RS1是改造通过添加1玻璃钢厚度层1的底部塑性铰结束内心的塑料铰链的列和列层3,使FRP板层的数量,分别增加到3和2对这些位置;这架叫做卢比。的损伤状态帧平日如图 这些分析也进行了框架改造1对所有塑料铰链玻璃钢厚度。这种改进的框架被称为RS0。的损伤状态改造框架如图
目前提出了提出了玻璃钢改造方法解决业主的问题对于减少玻璃钢成本和安装/中断时间。玻璃钢改造方法提出了基于地震损伤分布结构,使用定量和定性标准。定量标准设定的条件DI≤(DI)和定性评估准则的损伤分布。建议的方法的优点可以列举如下:(1)改进结构的损伤指数和损伤模式控制;(2)玻璃钢的数量减少了,因为FRP有效地重新分配是基于损失分布结构;和(3)安装玻璃钢/中断时间减少了因为只有关键位置进行改造。第二个优势直接减少了FRP材料成本而第三优势间接降低了改造总成本。
提出了FRP改造的方法被用来改造低收入和中高层的nonductile RC框架结构。类似的预定义的目标损伤水平,玻璃钢的用量减少到68.8%的低收入和中高层的帧数。这导致31.2%的储蓄在FRP与传统方法相比,玻璃钢是均匀分布的。此外,考虑损伤指数的低收入和中高层的FRP-retrofitted帧使用提出改造方法是远低于那些使用传统方法改进的帧。因此,提出改造方法不仅降低了成本,但也是非常有效的减少地震损失。由于其简单性和技术/经济效益,提出了FRP改造的方法可以用于工程实践改造结构。
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。
作者宣称没有利益冲突。
这项研究是由越南国家科学技术发展基金会(NAFOSTED)批准号107.02 - -2017.18。