破坏地震改造方法Nonductile钢筋混凝土结构使用玻璃钢复合包装

文摘

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。

1。介绍

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(1]。的一个常见的缺陷是马镫,导致nonductile行为和低侧负载电阻的结构(1,2]。因此,弱者beam-strong列机制不实现,严重破坏或倒塌的建筑明显在过去的地震事件(1,3]。因此,为了减少地震危险性的改造,这些结构以满足当前地震规定的要求,而不是拆除和重建,已成为解决方案的选择,由于经济和社会原因。广泛的研究一直致力于纤维增强聚合物(FRP)应用程序的调查在过去的几十年里,和玻璃钢已被广泛公认为一种经济改造RC结构的工程解决方案。与钢支撑系统等常规手段相比,截面增大或钢鞭打,玻璃钢改造不会改变架构或占领建筑物的居住空间。此外,玻璃钢改造是更快和更容易地安装在玻璃钢对结构由于其几乎没有额外的负载很轻。高强度、高耐腐蚀性也好的特点,使玻璃钢成为选择改造梁的材料(4- - - - - -10)、列(11- - - - - -16),关节(17- - - - - -21)和结构(22- - - - - -24]。

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(25- - - - - -28]。因此,强度(29日,30.],延性[29日,30.),和能量吸收能力(29日,31日)的列进行FRP包裹很大的提高。研究FRP的数量最小化,因此列的改造的成本也由研究人员(32,33]。框架结构,类似的有利影响FRP改造由研究人员已确认。玻璃钢改造成功阻止软层(1]和column-sway [34)结构的机制。玻璃钢改造显著增加地震能力(3,35- - - - - -38)和大大提高变形能力(34,37),但降低了损伤(34,37,39)结构。

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。40)开发出一种方法升级缺乏钢筋混凝土建筑,inter-storey漂移的分布的优化通过干预的刚度分布在垂直方向。邹et al。41)优化FRP约束的性能化设计的塑料铰链列地震改造现有的钢筋混凝土结构。优化目标是最小化的厚度FRP约束而优化过程受到非弹性inter-storey漂移的标准。崔et al。42)提出了一个地震改造方法shear-critical RC框架使用FRP封装与多目标。这两个目标函数是最小化的玻璃钢和变异系数inter-storey漂移而约束函数是容许inter-storey漂移,剪切破坏和最大的混凝土的抗压强度。最优方法说明了一个三层框架的改造。

只有数量有限的研究(40- - - - - -42]inter-storey漂移的使用为主要标准分发玻璃钢,加上没有明确的指导方针在当前代码申请玻璃钢分布框架,激发了作者进行这项研究。尝试旨在帮助工程师解决实际问题的玻璃钢改造成本提高业主和提高玻璃钢改造的有效性提出了。为了实现这一目标,一个玻璃钢钢筋混凝土结构的改造方法,玻璃钢的分布式基于地震损伤分布(而不是inter-storey漂移)的结构,提出了。因为塑料铰链的损伤指数(元素伤害水平)是更具体的比inter-storey飘(层损伤水平),玻璃钢基于损伤指数的分布在逻辑上更合适。技术和经济有效性建议的方法演示了两例玻璃钢改造的4 - 8层nonductile RC框架代表为低收入和中高层的建筑结构。框架被提出改进的方法,然后通过均匀分布的玻璃钢的比较。结论是基于比较。

2。拟议中的破坏玻璃钢改造方法

图1显示了现有结构的玻璃钢改造提出的方法基于地震损伤分布。基于结构的设计,结构的地震损伤分布分析。获得的损伤分布用于分发玻璃钢。在这提出了玻璃钢改造方法,玻璃钢只是应用于塑料铰链的位置的损伤指数(DI)大于容许损伤指数(DI)而没有或轻微损伤的位置并不适用于玻璃钢。这一步很简单但非常有效的适当分配玻璃钢。两个标准应用于提出改造方法。第一个标准是定量条件设定的DI≤(DI)而设置的第二个标准是定性损失分布。拟议的玻璃钢改造方法是图中描述1,紧随其后的是一般步骤的描述。一些步骤长描述的细节部分3和4。值得强调的是,长时间的细节步骤在这些部分可以使用的几种方法。例如,地震记录的选择可以是不同的抗震设计规范的基础上,或提供的分析方法可以是不同目标实现:

(我)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。(2)步骤2:设计地震和容许损伤指数(DI)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。(3)步骤3:i分析RC框架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3.1。(iv)步骤4:损伤分析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43),表达的损伤指数。然后使用获得的损伤指数阴谋破坏分布结构。损坏的细节分析介绍了部分3.2。(v)第五步:玻璃钢改造基于损失分布由于缺乏内部约束,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4.1。框架的损伤分布用于分发玻璃钢的方式申请一个或两个玻璃钢层严重破坏位置损伤指数大于容许损伤指数(DI)。没有玻璃钢申请没有或轻微损伤的位置。这个简单的玻璃钢分布直接针对严重和中度破坏位置,使改造方法更加有效。(vi)第六步:i分析FRP加固框架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4.2而i分析提出了FRP加固框架的部分3.1。(七)第七步:分析FRP加固框架的破坏类似于步骤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(43),塑性铰破坏损伤指数的量化。损伤指数绘制得到损伤分布的框架。评估损失分布进行FRP再分配和调整提供信息的框架。损坏的细节分析介绍了部分3.2。(八)第八步:检查量化条件DI≤(DI)(定量标准)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)。(第九)第9步:评估损伤分布(质量标准)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,层我比层更重要吗我⁺(以上层),而它比层不那么重要我⁻(以下层)。最低层可以在顶部层最重要的是最不重要的。在一层,列应该比梁更重要。理想情况下,损伤指标层的最小和最大损伤指数最高的楼。

3所示。i和损伤分析

3.1。i分析

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22];因此,这里只简要描述了为了方便读者。线性和非线性元素用于建模。非线性元素被用来捕获的非线性和滞后行为塑料铰链。非线性元件的位置在梁、柱的塑性铰中心。图2(一个)显示了模型的四层三跨框架。非弹性梁元素的位置是位于(h_列+l_p^梁)/ 2,l_p^梁梁的塑性铰长度和吗h_列列部分的高度。类似地,非弹性的列元素的位置位于(h_梁+l_p^列)/ 2,l_p^列塑性铰长度的列和吗h_梁是梁部分的高度。

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(44包括混凝土开裂。因此,武田损伤分析本文模型被选中,因为混凝土的裂缝可以视为损害的发病。图2(b)显示了武田滞回模型(44)开发基于force-deformation曲线包括裂纹点(D_crP_cr)和屈服点(D_yP_y)。这个模型可以找到其他地方的细节(44]。

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l_p=h酋长和库利提出的(45)采用而moment-curvature曲线使用纤维模型得到。moment-curvature分析使用纤维模型的截面离散成许多纤维如图3(一)认为体验纯粹的纵向变形。在截面应变分布的假定为线性,如图3(b),最大压应变ε_米和中性轴的位置Z_n用于确定截面的应变分布。相应地,曲率计算 。

中性轴的位置Z_n时发现力平衡。力力建立了基于纤维平衡的产品纤维应力和纤维横截面区域,和轴向力N作用于部分。对于每个纤维,纤维的应变重心是用来计算纤维应力用纤维材料的应力-应变行为。在几个应力-应变模型(46- - - - - -52)提出了混凝土、公园等的(52)模型考虑了增强的最大应力和应变最大应力由于约束效果;因此,这个模型是用于本文。方程(1)和(2)显示压力之间的关系和应变ε_c混凝土。模型的参数方程所示(3)- (6),是体积的比值的横向钢筋混凝土包围的横向钢筋,(MPa)是混凝土的强度,b”表示混凝土芯宽度测量横向钢筋的外,年代_h表示横向钢筋的间距:

在中性轴Z_n确定,那一刻 的截面中等轴,与尊重d_我纤维的质心的距离吗我截面中等轴;F_我纤维的力量吗我等于产品的压力和纤维的面积;和n_f是纤维的数量。Moment-curvature分析进行了Matlab (43最终,绘制图)3(d)。然后,moment-curvature曲线转换为moment-rotation曲线用塑性铰长度。

3.2。损伤分析

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。53所示)方程(7)满足了刚才提到的特点和本文中使用: 在这是累积滞回能量;累计可恢复的能量; 相当于崩溃产生的循环次数; 相当于产生的循环次数在当前时间装货(我≤N);和分别是,收益率的滞回能量一个完整的最终和一个周期;和α= 0.06是一个修改因素。表1显示了损伤水平相对应的传说他们损伤指数和损伤的描述。使用损坏的传说在部分情节框架的损伤状态5- - - - - -7。

4所示。FRP加固框架的设计和分析

4.1。设计FRP约束

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l_p。

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41)可以明显Lam和邓模型(25,54]。一个玻璃钢厚度的厚度是由制造商和是一个常数。因此,玻璃钢层的数量被认为是一个变量的改造设计。在这项研究中,玻璃钢改造的成本是直接从玻璃钢的推断。应该是这里提到玻璃钢改造的成本也取决于数量的塑料铰链进行FRP由于玻璃钢的劳动工作和时间安装。例如,使用一个类似的玻璃钢,用更少的玻璃钢的位置安装改造解决方案可能更少的劳动工作,安装时间短;因此这样一个解决方案是便宜。

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(22,55]。此外,GFRP比碳纤维增强塑料的便宜得多。因此,本文采用GFRP。GFRP单向纤维的拉伸强度和模量表所提供的制造商3241 MPa和72397 MPa,分别为(56),厚度是0.589毫米56]。图4显示了GFRP的设计包装的塑料铰链列由许多GFRP层包裹。避免应力集中导致早期失效GFRP的角落,圆角的列在应用前应进行GFRP包装(57]。舍入50 mm在列的角落23,41)采用在这项研究中,如图4。

4.2。非弹性分析FRP约束钢筋混凝土框架改造的

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41]。FRP包裹的影响导致混凝土的应力-应变行为的改进;因此,部分限制的moment-curvature分析FRP几乎类似于moment-curvature分析部分3.1。所不同的是,FRP-confined混凝土的应力-应变模型是考虑。GFRP约束效应的包装会增加混凝土的抗压强度和极限应变;因此,它的边际影响塑性铰位置FRP-confined列的证明(29日]。因此,在梁、柱塑性铰位置改造框架不变相比原来的框架。

FRP-confined混凝土的应力-应变行为已被许多研究人员研究[25,26,54,58- - - - - -60),结果表明,混凝土的强度和延性显著增加。回顾FRP-confined具体的模型已经完成了Ozbakkaloglu et al。61年)为圆形部分,罗卡et al。62年为非圆形部分。FRP-confined混凝土总体而言,可用的模型可以分为两种类型:有或没有包括内部横向钢筋的影响。横向钢筋和玻璃钢提供了约束混凝土核心包围横向钢筋,而只有玻璃钢提供了覆盖混凝土的约束。FRP-confined混凝土模型同时考虑FRP约束效应和横向钢筋通常是由于内部和外部之间的交互复杂极限的。此外,外部约束引起的玻璃钢远比穷人内部约束不足引起的横向钢筋。玻璃钢的强约束可以证明的事实,应变0.002(大约)后,应力-应变分支FRP-confined混凝土模型的横向钢筋在混凝土模型的提升而下降。此外,FRP封装的目的是提供额外的约束不局限在RC成员。因此,对于简化,穷人的内部约束横向钢筋在这项研究中被忽视。

有几个应力-应变模型(25,54,63年- - - - - -65年]FRP混凝土封闭的包装在文献中可用。在这些,林和腾25,54)模型是简单但ACI规范充分准确,采用(66年]。此外,这个模型是最适合圆形和矩形列证明罗卡et al。67年和已经被许多研究人员23,55,67年]。因此,林和腾25,54]FRP-confined混凝土应力-应变模型选择使用。图5说明了林和腾25,54)模型,该模型包括两个部分:抛物线方程表达的OA(分支)(8)和线性分支(AB)表达的方程(9)。模型中定义的参数方程(10)- (19):

在这

矩形柱的极限应力计算使用方程(12)或(13)和极限应变表示使用方程(14)。这些方程的参数方程描述(15)- (19),FRP包裹的总厚度,是玻璃钢的断裂应变,是玻璃钢的模量,D是圆柱体的当量直径;和方程描述的形状因素(17)和(18),分别,b是宽度和h横截面的深度,r刀尖圆弧半径,纵向钢筋面积的比例是横截面面积:

玻璃钢的断裂应变的定义是 ,在这是“应变效率因素”也远小于1。研究者提出不同的值GFRP: 0.624 Lam和腾25),0.68 Realfonzo和那不勒斯68年),0.66 Baji et al。69年]。这些值是GFRP包装的圆形标本进行单调轴向压缩载荷。受到地震加载矩形列,的价值应该是小由于较高的应力集中在角落和循环荷载的影响。最近,Baji [70年)分析了184年的测试结果GFRP-confined缸标本受到轴向载荷和平均值为0.62是获得。这个最小值为0.62,接近Lam和邓提出的一个25本文采用。

5。验证

验证使用的不同方面进行了分析:i分析部分中给出5.1,推覆分析在部分5.2和损伤分析提出了部分5.3。

5.1。使用时间历史分析验证

历史时间的分析结果分析验证了使用时间历史的结果[34,71年]的实验获得全面的两层框架的振动台试验。的一般视图框架如图6(一)而横截面和钢如图的安排6 (b)。这里只简要的描述了为了方便而细节可以找到其他地方(34,71年]。摇晃的垂直负载测试包括45 kN的钢板连接到地板和框架的自重和石板。混凝土的抗压和抗拉强度是20 MPa和2 MPa,分别在其单位重量24 kN / m³弹性模量是25.5的绩点。钢的产量和最终的优势551 MPa和656 MPa,分别,而弹性模量是200 GPa。钢ϕ6毫米ϕ8毫米,分别用于列和梁的箍筋。

节中描述的建模技术3采用模型上面的全面测试框架使用SAP2000版本软件(1972年]。第一和第二模式的时期从SAP2000获得模态分析0.54和0.18年代与实验值吻合较好0.53和0.18年代(34,71年]。第一和第二模式SAP2000框架模型的形状如图所示7。

SAP2000 [72年)框架的模型然后受到地震振动台的运动(34,71年)时间和历史进行了非线性分析。第一次和第二次的历史位移层从分析比较实验,所得结果与显示良好的协议可以在图可见8。

5.2。验证使用推覆分析

8层RC框架(55,73年)以其典型的柱和梁部分如图9是重新使用推覆分析进行验证。尺寸在毫米;钢是年级60岁(f_y= 420 MPa);25 MPa和混凝土的抗压强度。横向钢筋Φ10毫米。的负载梁包括10 kN / m活载,30 kN / m静负荷,结构的自重。框架设计基于1994年哥伦比亚大学(74年];然而,横向钢筋的间距很大,导致nonductile行为框架,需要改进。

框架在恒载和活载25% 100%在SAP2000建模(建议在许多抗震规范72年]。的基本周期T被确定为1.24 s,同意Ronagh和伊斯拉米[1.28年代分析的价值73年]。推覆分析的框架基于哥伦比亚大学代码74年]。在这个分析中,等效横向静态地震荷载F_我作用于每一层我和额外的力量F_t作用于顶部层计算使用方程(20.)和(21)[74年),分别为,W_我地震层的重量吗我,h_我层的高度吗我,V剪切力。分析推覆曲线与曲线分析了Ronagh和伊斯拉米73年)如图10,这表明一个整体近似:

5.3。验证使用的破坏模式

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11(75年,76年)是用于验证损伤分析。普通混凝土的抗压强度f_c′27.2 MPa,其模量为24.2绩点。钢的性质如表所示2。每层的总重力荷载,包括结构的自重和附加重量,大约是120 kN。更多细节可以找到其他地方(75年,76年]。

框架在SAP2000建模与模型描述的细节部分3。SAP2000模型然后进行N21 E组件与PGA = 0.20克塔夫脱的地震发生在1952年7月21日在林肯隧道学校网站,加州,震动实验中使用的表。非线性滞回行为的元素被出口到MATLAB (43)计算损伤指标使用曹et al。53损伤模型。伤害指数被用来绘制框架的破坏模式与实验破坏状态。表中所示的传说1是用于读取分析损伤水平如图12。图中给出的比较12显示整体之间的协议分析和实验破坏状态。

6。案例研究1:四层钢筋混凝土框架

(我)步骤1:现有的结构4-storey框架如图13(23)作为一个案例研究来证明该玻璃钢改造方法。恒载包括分布式负载30 kN / m梁和框架的自重而活载10 kN / m。钢的抗拉强度f_y是420 MPa和混凝土的抗压强度25岁MPa。混凝土的弹性模量 (78年采用。钢Φ10毫米用于箍筋。帧位于地震带3和设计按照哥伦比亚大学199474年];然而,箍筋间距大导致nonductile行为的框架和改造的需要。可以找到更多的细节设计(23]。(2)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(74年];因此,地震带的因素Z= 0.3和地震系数C_一个= 0.36,C_v= 0.54确定基于哥伦比亚大学代码(74年]。这是一个标准的居住结构、地震的重要因素是1,而建筑的重要性因子是8.5 (74年]。这座建筑被认为是位于坚硬土壤D这是类似于类型D在联邦应急管理局的代码(79年]。建筑不是由于位于地区;因此,近场因素N_一个= 1,N_v= 1。震源类型B与震级大于6.5。建立了设计反应谱/ PGA如图14。然后模型分析和基本周期(T)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(80年摘要采用。基于陈纯代码(80年的平均值),5%阻尼响应光谱的选择比例不小于地震记录的目标反应谱范围[0.2T-1.5T]。定标结果使用对等数据库软件(77年)如图15。两个水平分量的地震站被用于扩展为受雇于同行数据库软件(77年]。八的地震记录四站被选中时,缩放,用于分析。这些8地震记录的信息和规模因素如表所示3序列号,工匠们的记录。按照规定在陈纯代码(80年),如果地震记录的数量等于或大于7,平均使用输出参数;因此,塑性铰的损伤指数的平均伤害指数8伤害指数。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。(3)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 (43)使用纤维模型中描述的部分3.1。塑性铰moment-rotation曲线为非线性元素被分配在SAP2000 [72年]。SAP2000模型框架的构建时,i进行分析。i分析的结果被用于破坏分析在步骤4。(iv)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 (43)计算参数和损伤指标的需求使用曹et al。53损伤模型。损伤指数的计算应用每一个非线性元素的塑料铰链和地面运动。因此,56损伤指数56时得到了塑料铰链框架受到地面运动。过程进行了8设计的地面运动强度;因此,每个塑性铰8损伤指数。对于每一个塑性铰,这8损伤指数的平均值铰链的损伤指数。因此,56帧的平均得到了损伤指数受到设计地震烈度。这些56平均损伤指数被用来绘制损伤分布框架,如图(16日)。图的破坏模式(16日)用于损伤评估,为FRP分布的调整提供有用的信息。应该提到,相比之下,损害国家框架改造的建议的方法(数据16 (b)和16 (c))和玻璃钢(图的均匀分布16 (d))也在同一图绘制。这些数据的细节16 (b)- - - - - -16 (d)提出了以下步骤。(v)第五步:改造基于损失分布的结构损失分布如图(16日)提供了一个明确的破坏模式是有用的分发玻璃钢相应地,大数量的玻璃钢的保存的位置有严重损伤而不应用于玻璃钢的位置没有或轻微损坏。通过观察损伤分布在图(16日),两个内列的第一层(▲),而遭受了严重的破坏的两个外列第一层和第二层楼的两个内列有经验的光损伤(+)。两个玻璃钢厚度是适用于这些位置。其他地方在所有层的框架,如梁和列第三和第四层有轻微损坏(。);因此,玻璃钢并不适用于这些轻微损坏的位置。这个FRP加固框架称为RS1是改进结构在第一次使用该方法。(vi)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3FRP约束的包容。(七)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 (43)来计算损伤指数。RS1绘制在图的破坏模式16 (b)。(八)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)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16 (b)是用来评估框架的损伤分布。层1,两个内部的损伤指数列两外更大的比列。玻璃钢调整可以这样列在同一层的损伤指数应该是相似的。理想情况下,较低的层的损伤指数应小于或等于比越高的楼因为较低的层更重要比更高的层。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16 (c)。伤害指数从0.107下降到0.077。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16 (d)。尽管所有的塑料铰链框架的应用由两个玻璃钢层,RS0的损伤状态比卢比和卢比的损害。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17。损害国家框架的使用提出了改造方法明显改善,显示技术提出的方法的有效性。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18。为了阴谋破坏指数的大小各不相同,从0到1和玻璃钢RS0翻新的帧的数量,卢比。卢比在同一个图和视觉比较相同(垂直轴),玻璃钢是规范化的数量。正常化是由玻璃钢数量除以RS0。图18显示原来的框架有一个很大的损伤指数0.587的原始帧显示了严重的破坏。与一个厚度应用塑性铰的位置,RS0的损伤指数降低到0.419。提出了FRP改造方法是应用时,损伤指数和FRP的数量显著减少。特别,损伤指数下降0.107和FRP的数量减少37.5%(减少62.5%)。玻璃钢的进一步调整设计(帧卢比),损伤指数进一步减少和玻璃钢比例略有增加。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。

7所示。案例研究2:8层框架

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。

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5.2是用于案例研究2。选择地面运动和缩放匹配设计反应谱。建筑被认为是位于地震区PGA 0.30 g。表4显示了四个地震的记录与比例因子和记录序列号(工匠们)。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(19日)。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19 (b)。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19 (c)。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19日(d)。分布层损伤指标的原始,RS0,卢比,平日是绘制在图20.。图21显示了损伤指数和FRP的变化比率的帧。可以看到数字20.和21,卢比,框架的损伤指数显著降低从0.396(中度破坏)0.238(光损伤)和玻璃钢比率降低到68.8%相比RS0与框架。巧合的是,价值68.8%相似的玻璃钢比4-storey框架。

8。结论

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。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

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。

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