【硕士】基于性能的有砌体结构加固改造与优化研究

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内容简介

　　摘要：我国建筑业已经进入了新建与维修改造并重的发展时期。特别是汶川地震以来，一大批不符合现行抗震设防标准的处于高龄服役阶段的砌体建筑结构急需得到妥善的加固和改造。同时，鉴于学者们对结构抗震设计的研究已经发展到基于性能的抗震设计阶段，而利用基于性能的抗震设计思想对既有房屋进行加固改造的研究在国内才开始起步，有必要对基于性能的既有砌体结构加固改造与结构优化的问题进行深入研究。　　本文以大连理工大学主楼砌体建筑结构为研究对象，在对该砌体结构进行可靠性评估和抗震性能评估的基础上，利用基于性能的抗震设计理论，研究了针对主楼砌体结构本身以及外套框架加层结构的隔振加固措施对提升该结构抗震性能水平的有利影响；同时，基于投资一效益准则，还进行了该结构在采用隔震外套框架改造措施情况下的结构优化研究。具体地，主要研究内容包括以下几个方面：　　(1)进行了主楼砌体结构整体性抗震性能评估方法的研究。在对该既有砌体结构进行检测、可靠性评估和抗震性能评估的基础之上，研究了利用适用于砖砌体结构地震破坏特点的变形与能量双重破坏性能指标来对结构整体抗震性能进行评估的方法，并通过此方法对主楼砌体结构整体抗震性能进行评估，得出该结构需要进行抗震加固的结论。　　(2)进行了基于性能的主楼砌体结构隔震加固方法及其减震性能评估的研究。利用基于性能的隔震加固方法对主楼砌体结构进行抗震加固，包括设防目标的确定，宏观性能目标与量化性能目标的确定，隔震层恢复力特性的研究，隔震装置的选择与参数的确定，隔震装置的布置，结构耗能设计，结构地震时程响应分析与抗震性能评估。　　(3)进行了基于性能的主楼砌体结构隔震外套框架加层改造方法及其减震性能评估的研究。在对主楼砌体结构进行基于性能的隔震加固研究的基础上，对其进行加层改造。利用基于性能的抗震设计理念，提出了加层改造结构的性能目标。具体通过对非隔震外套框架与基础隔震外套框架两种加层改造结构形式的地震反应对比分析，得出外套框架“高鸡腿"结构形式不利于结构整体抗震性能的结论，而利用基础隔震形式减小震害的特点，能满足加层改造结构的既定性能目标，提高了加层改造后整体结构的抗震性能。　　(4)进行了主楼砌体结构隔震外套框架加层改造的结构优化研究。基于投资．效益准则，以外套框架全寿命总费用为目标函数，在充分考虑了土木工程结构优化特点和对现有结构设计软件PK_PM的利用下，确定优化模型的设计参数和约束条件，进而对主楼外套框架结构进行优化计算与分析，得出了针对加层改造结构优化模型的若干重要结论。　　

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