# 建筑消能减震加固技术规程 T/CECS 547-2018

中国工程建设标准化协会标准

建筑消能减震加固技术规程

Technical specification for seismic energy dissipation of strengthening structure

T/CECS547-2018

主编单位:中国建筑科学研究院有限公司

批准单位:中国工程建设标准化协会

施行日期:2019年4月1日

中国工程建设标准化协会公告

第376号

关于发布《建筑消能减震加固技术规程》的公告

根据中国工程建设标准化协会《关于印发的通知》(建标协字[2013]119号)的要求,由中国建筑科学研究院有限公司等单位编制的《建筑消能减震加固技术规程》,经本协会抗震专业委员会组织审查,现批准发布,编号为T/CECS 547-2018,自2019年4月1日起施行。

中国工程建设标准化协会

2018年10月18日

前言

根据中国工程建设标准化协会《关于印发的通知》(建标协字[2013]119号)的要求,规程编制组经广泛调查研究,认真总结实践经验,参考有关国际标准和国外先进标准,并在广泛征求意见的基础上,编制了本规程。

本规程共分9章和1个附录,主要技术内容包括:总则,术语和符号,基本规定,设计计算,消能器技术性能及检验,钢筋混凝土结构,钢结构,消能部件连接构造与设计,施工、验收和维护。

本规程由中国工程建设标准化协会抗震专业委员会归口管理,由中国建筑科学研究院有限公司负责具体技术内容的解释。在执行过程中如有意见或建议,请寄送中国建筑科学研究院有限公司(地址:北京市北三环东路30号中国建筑科学研究院有限公司;邮编:100013)。

主编单位:中国建筑科学研究院有限公司

参编单位:清华大学

同济大学

重庆大学

哈尔滨工业大学

南京工业大学

北京工业大学

北京市建筑设计研究院有限公司

中国建筑设计研究院有限公司

中国中元国际工程有限公司

清华大学建筑设计研究院有限公司

建研科技股份有限公司

河北建筑设计研究院有限责任公司

中国建筑技术集团有限公司

浙江建科减震科技有限公司

主要起草人:薛彦涛  高杰  徐自国  汤荣伟  翁大根 苗启松  经杰  刘伟庆  康凯  习朝位 李英民  吴斌  王曙光  张淮湧  程绍革 赵伟  李文峰  赵作周  彭凌云  赵森林

主要审查人:欧进萍  娄宇  冯远  李爱群  周云 潘文  杨学林  黄锐  刘未卫

# 2 术语和符号

# 2.2 符号

2.2  符号

2.2.1  结构参数

Fsy——设置消能部件的主体结构层间屈服剪力;

Kt——结构抗扭刚度;

Ti——采用消能减震技术的结构的第i阶振型周期;

ξ——采用消能减震技术的结构总阻尼比;

ξi——主体结构阻尼比;

ω——结构自振频率;

△upy——消能部件在水平方向的屈服位移或起滑位移;

△usy——设置消能部件的主体结构层间屈服位移。

2.2.2  消能器参数

CD——消能器的线性阻尼系数;

Cj——第j个消能器由试验确定的线性阻尼系数;

Fd——消能器在相应位移下的阻尼力;

Kb——支撑构件沿消能方向的刚度;

WCj——第j个消能部件在结构预期层间位移△uj下往复循环一周所消耗的能量;

ζd——消能部件附加给结构的有效阻尼比;

△udmax——沿消能方向消能器最大可能的位移;

△u——沿消能方向消能器的位移。

# 3 基本规定

# 3.1 一般规定

3  基本规定

3.1  一般规定

3.1.1  现有建筑抗震加固前,应根据设防烈度、抗震设防类别、后续使用年限和结构类型,按现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》GB 50023的有关规定进行抗震鉴定。

3.1.2  采用消能减震技术加固后的结构应达到符合现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》GB 50023的有关规定或满足本规程规定的性能化目标的规定。

3.1.3  采用消能减震技术按性能化目标加固的结构,其最大适用高度可适当增加,并应进行专门研究。

3.1.4  按性能化目标进行消能减震加固时,应按表3.1.4-1规定的性能目标确定不同水准地震作用下的层间位移指标,按表3.1.4-2确定不同水准地震作用下的承载力指标。

3.1.5  中小学校校舍、医院及应急避难场所的钢筋混凝土框架结构抗震加固时,宜采用消能减震技术,罕遇地震下弹塑性层间位移角不应大于1/120。

3.1.6  单个消能部件承担地震力的水平分量不宜大于1/4楼层剪力。

# 3.2 消能器

3.2  消能器

3.2.1  消能器应符合下列规定:

1  消能器应具备良好的变形能力和消耗能量的能力;

2  设计风荷载作用下,黏滞消能器和黏弹消能器应进入工作状态;摩擦消能器可进入滑动状态,摩擦力应保持稳定;金属消能器不宜发生屈服变形;

3  多遇地震作用下,黏滞消能器和黏弹性消能器应进入工作状态;摩擦消能器应进入滑动状态;金属消能器不宜进入屈服状态,仅提供刚度;

4  消能器性能参数应满足设计要求;

5  消能器应具有良好的耐久性和环境适应性。

3.2.2  消能器的检验除应符合本规程第5章的规定外,尚应符合下列规定:

1  消能器应满足现行行业标准《建筑消能阻尼器》JG/T 209关于型式检验的相关要求;

2  消能器在工程使用前应通过具有检测资质的第三方检验;

3  黏滞型消能器、黏弹消能器和摩擦型消能器检验数量可为同一工程同一类型消能器总数的20%,各种规格兼顾,但不宜少于2个,检测合格率应为100%,检测后的消能器可用于主体结构;金属型消能器抽检数量宜为总数的3%,各种规格兼顾,但不宜少于2个,检测合格率应为100%,检测后的消能器不能用于主体结构;

4  黏滞型消能器和摩擦型消能器在设计位移和设计速度幅值下,往复循环30圈后,消能器的主要指标误差和衰减量不应超过15%;金属型消能器在消能器设计位移幅值下往复循环30圈后,消能器的主要指标误差和衰减量不应超过15%,且不应有明显的低周疲劳现象。

# 3.4 结构加固设计

3.4  结构加固设计

3.4.1  现有建筑采用消能减震技术进行抗震加固设计时应符合下列规定:

1  消能减震加固方案应根据抗震鉴定结果综合分析后确定,宜减少对原结构构件的加固量;

2  不规则建筑加固后的结构刚度宜分布均匀;

3  单跨框架结构可采用金属消能器或摩擦消能器的消能减震加固方案,消能部件布置间距不宜大于12m;

4  原结构采用预制楼板时应加强楼、屋盖整体性;

5  结构地基和基础抗震加固应符合现行行业标准《建筑抗震加固技术规程》JGJ 116的有关规定。

3.4.2  确定消能减震加固方案时,消能部件的布置应符合下列规定:

1  消能部件宜根据需要沿结构主轴方向设置,形成均匀合理的受力体系;

2  消能部件宜设置在层间相对变形或速度较大的位置;

3  采用金属消能器时,宜沿结构上下连续布置,当受建筑方案影响无法连续布置时,宜在邻跨布置;

4  消能部件的设置,应便于检查、维护和替换。

3.4.3  消能子结构设计时,丙类建筑应按乙类建筑要求设计,乙类建筑地震作用效应提高一度要求计算。消能器子结构的性能应满足罕遇地震下极限承载力和极限变形的要求。

3.4.4  屈曲约束支撑与柱夹角宜控制在35°~55°。

# 3.5 消能部件与节点

3.5  消能部件与节点

3.5.1  消能部件与原结构连接方法可采用直接连接、嵌套式连接或外贴式连接等。

3.5.2  消能器与支撑、支承构件的连接以及消能部件与主体结构的连接,应符合钢构件连接、钢与钢筋混凝土构件连接、钢与钢管混凝土构件连接构造的规定。

3.5.3  消能器与支撑、连接件之间宜采用焊接或法兰连接,也可采用销轴连接或高强螺栓连接。

3.5.4  在消能器设计阻尼力作用下,消能部件中的支撑、支墩应处于弹性工作状态;消能部件与主体结构相连的预埋件、节点板等应处于弹性工作状态,且不应出现滑移或拔出等破坏。

# 4 设计计算

# 4.1 一般规定

4  设计计算

4.1  一般规定

4.1.1  采用消能减震技术对现有建筑进行抗震加固设计时,地震作用应符合下列规定:

1  应至少在结构两个主轴方向分别计算水平地震作用;有斜交抗侧力构件或消能器的结构,当相交角度大于15°时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用;

2  质量与刚度分布明显不对称的结构,应计算双向水平地震作用下的扭转影响;其他情况,应计算单向水平地震作用下的扭转影响;

3  大跨度、长悬臂采用消能减震技术加固的结构,8、9度时应计算竖向地震作用;

4  9度时的高层建筑采用消能减震技术加固的结构应计算竖向地震作用。

4.1.2  采用消能减震技术加固的结构,其地震作用效应计算应根据结构所处的状态选择下列方法:

1  主体结构处于弹性工作状态,且消能器处于线性工作状态时,可采用振型分解反应谱法、弹性时程分析法;

2  主体结构处于弹性工作状态,且消能器处于非线性工作状态时,可将消能器进行等效线性化,采用附加有效阻尼比和有效刚度的振型分解反应谱法进行分析,宜对主体结构采用弹性、非线性的时程分析方法进行补充分析;

3  主体结构进入弹塑性状态时,应采用弹塑性时程分析法或静力弹塑性分析法进行计算。

4.1.3  时程分析计算中,消能器的恢复力模型应符合下列规定:

1  所采用的恢复力模型应符合消能器的力学特性,宜采用经过试验验证、较为成熟的模型;

2  恢复力模型的主要性能参数应能正确反映消能器对主体结构刚度和阻尼的贡献。

4.1.4  当楼、屋盖平面内不满足无限刚性要求时,应计入楼、屋盖平面内的变形影响。

4.1.5  楼层水平地震剪力应按下列原则分配:

1  现浇和装配整体式混凝土楼、屋盖等刚性楼、屋盖的现有建筑,宜按抗侧力构件有效刚度的比例分配;

2  普通的预制装配式混凝土楼、屋盖等半刚性楼、屋盖的现有建筑,可按抗侧力构件有效刚度的比例与按抗侧力构件从属面积上重力荷载代表值的比例分配结果的平均值进行分配;

3  结构计入空间作用、楼盖变形、墙体弹塑性变形和扭转影响时,可按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定对本条第1款、第2款的分配结果做适当调整。

# 4.3 消能减震加固计算

4.3  消能减震加固计算

4.3.1  消能器采用非线性模型时,应根据其工作状态以及力学特性选择适宜的单元模拟,其恢复力模型宜按下列规定选取:

1  金属消能器可采用双线性模型、三线性模型或Wen模型;

2  摩擦消能器宜采用理想弹塑性模型;

3  液体黏滞消能器可采用麦克斯韦尔模型;

4  其他类型消能器的计算模型可根据实际力学特性确定;

5  消能器恢复力模型参数应通过试验确定或验证。

4.3.2  消能部件应具有足够的刚度,并宜符合下列规定:

1  金属消能器和摩擦型消能器与斜撑、墙墩和梁等支承构件组成消能部件时,支承构件沿消能器消能方向的刚度宜符合下式规定:

式中:Kb——支承构件沿消能器消能方向的刚度;

KD——消能器有效刚度。

2  液体黏滞消能器与斜撑、墙墩和梁等支承构件组成消能部件时,支承构件沿消能器消能方向的刚度宜符合下式规定:

式中:Kb——支承构件沿消能器消能方向的刚度;

CD——消能器的线性阻尼系数,非线性消能器可采用等效线性阻尼系数;

T1——消能建筑结构的基本自振周期。

4.3.3  采用振型分解反应谱法计算时,金属消能器和摩擦型消能器可提供等效阻尼和有效刚度;液体黏滞消能器可提供等效阻尼。消能器附加给主体结构的有效刚度和等效阻尼应按下列规定计算:

1  金属消能器和摩擦型消能器有效刚度可按消能器目标位移△uj时的割线刚度取值。

2  按能量法确定消能器等效阻尼时,应符合下列规定:

1)  等效阻尼比可按下式计算:

式中:ξe——采用消能减震技术的结构的附加等效阻尼比;

Wcj——第j个消能部件在结构预期层间位移△uj下往复循环一周所消耗的能量;

Ws——设置消能部件的结构在预期位移下的总应变能。

2)不计扭转影响时,采用消能减震技术的结构在水平地震作用下的总应变能,可按下式估算:

式中:Fi——质点i的水平地震作用标准值(kN);

Ui——质点i对应于水平地震作用标准值的位移(mm)。

3)  速度线性液体黏滞消能器在水平地震作用下往复循环一周所消耗的能量,可按下式估算:

式中:T1 ——采用消能减震技术的结构的基本自振周期,当消能器的阻尼系数和有效刚度与结构振动周期有关时,可取相应于采用消能减震技术的结构基本自振周期;

Cj——第j个消能器的线性阻尼系数;

θj——第j个消能器的消能方向与水平面的夹角;

△uj——第j个消能器两端的相对水平位移。

4)  非线性液体黏滞消能器在水平地震作用下往复循环一周所消耗的能量,可按下式计算:

式中:λ1——阻尼指数的函数,可按表4.3.3取值;

Fdjmax——第j个消能器在相应水平地震作用下的最大阻尼力(kN)。

5)金属消能器和摩擦型消能器在水平地震作用下往复循环一周所消耗的能量,可按下式估算:

式中:Aj——第j个消能器的恢复力滞回环在相对水平位移△uj时的面积(kN·mm)。

3  采用自由振动衰减法确定消能器等效阻尼时,等效阻尼比可按下列公式计算:

式中:δm——振幅对数衰减率,Sn和Sn+m分别为第n和第n+m周期振幅,m为两振幅间相隔的周期数。

4  采用振型分解反应谱法计算时,消能部件附加给结构的等效阻尼比超过25%时,宜按25%取值。

5  多遇地震和罕遇地震下消能器附加给主体结构的等效阻尼比应分别计算。

4.3.4  采用液体黏滞消能器时,多遇地震作用下消能子结构的内力宜按弹性时程分析法确定,地震波采用不少于3条人工模拟加速度时程,并取包络值。

4.3.5  下列情况应采用弹性时程分析进行多遇地震下的补充验算:

1  特别不规则结构、甲类建筑及表4.3.5所列高度范围的高层建筑;

2  消能器附加给结构的等效阻尼比大于25%的建筑;

3  消能器沿竖向布置不均匀时。

4.3.6  在预期的罕遇地震作用下,加固后结构应进行弹塑性计算,弹塑性变形计算应符合下列规定:

1  采用黏滞消能器加固的建筑应采用动力弹塑性分析方法;

2  除第1款以外的建筑结构可采用静力弹塑性分析方法或动力弹塑性分析方法。弹塑性时程分析宜采用双向或三向地震输入。

4.3.7  结构进行弹塑性计算分析应符合下列规定:

1  主体建筑的梁、柱、斜撑、抗震墙、楼板等结构构件,应根据实际情况和分析精度要求采用合适的计算模型。

2  计算模型中构件的几何尺寸、混凝土构件所配的钢筋和型钢、钢构件等应按实际情况计算。

3  应合理取用钢筋、钢材、混凝土材料的力学性能指标以及本构关系。钢筋和混凝土材料的本构关系可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定采用;钢材的本构关系可按现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017的有关规定采用。

4  应计入几何非线性影响。

5  应计入消能器的非线性特性,计算模型应满足本规程第4.3.1条的规定。

6  应计入加固措施对结构及构件内力重分布的影响。

4.3.8  采用消能减震技术加固后,结构的抗震变形验算应符合下列规定:

1  结构消能减震加固后弹性层间位移角限值应按表4.3.8-1取值。

2  A类建筑消能减震加固后弹塑性层间位移角限值不应大于表4.3.8-2的限值要求。B和C类建筑消能减震加固后弹塑性层间位移角限值不应大于表4.3.8-3的限值要求。

# 5 消能器技术性能及检验

# 5.1 一般规定

5  消能器技术性能及检验

5.1  一般规定

5.1.1  当消能器设计使用年限小于建筑物的后续使用年限时,消能器达到使用年限时应及时检测,并重新确定消能器后续使用年限或更换。

5.1.2  消能器应具有良好的耐久性,相关指标应同时符合现行行业标准《建筑消能阻尼器》JG/T 209和《建筑消能减震技术规程》JGJ 297的有关规定。

5.1.3  消能器外观应符合下列规定:

1  消能器外观应平整、光滑、无锈蚀、无明显缺陷,标识清晰;

2  消能器尺寸偏差应符合本规程有关规定;

3  消能器需要考虑防腐、防锈和防火时,在不影响消能器正常工作时应按国家现行标准《建筑消能阻尼器》JG/T 209或《建筑消能减震技术规程》JGJ 297的规定采取措施;

4  消能器外观尚应符合本规程的有关规定。

5.1.4  抗震加固工程中使用的消能器应具有满足设计要求的型式检验报告。

5.1.5  消能器的极限位移应取罕遇地震下消能器最大位移的1.2倍与符合本规程对被加固结构楼层弹塑性位移角限值规定的较大值。

5.1.6  其他类型消能器应做专门研究。

# 5.3 摩擦消能器

5.3  摩擦消能器

5.3.1  摩擦消能器的外观应符合下列规定:

1  摩擦消能器产品外观应表面平整、无锈蚀、无机械损伤、无毛刺、标识清晰,对于无外包保护层消能器应进行表面防锈处理;

2  摩擦消能器主要芯材应采用机械加工;

3  摩擦消能器制作尺寸偏差应为±2mm。

5.3.2  摩擦消能器应符合下列规定:

1  摩擦材料可采用复合摩擦材料和聚合物类摩擦材料。

2  摩擦消能器中采用的摩擦材料应具有稳定的摩擦系数,并应满足消能器预压力作用下的强度要求。

3  摩擦消能器预压螺栓宜采用高强螺栓,高强度螺栓的数量n可由下式确定,且不宜少于2个:

式中:nf——传力摩擦面数;

μ——摩擦面的摩擦系数;

P——每个高强度螺栓的预拉力(kN);

Fd,max——摩擦消能器最大阻尼力(kN)。

4  起滑摩擦力与滑动摩擦力之比不宜大于1.1。

5  摩擦消能器中的受力元件应具有足够的刚度,不能产生翘曲和侧向失稳。

5.3.3  摩擦消能器性能应符合表5.3.3的规定。

5.3.4  设计文件中应规定摩擦消能器初始刚度、滑动摩擦力、设计位移、设计位移下疲劳性能等参数。

# 5.5 黏弹性消能器

5.5  黏弹性消能器

5.5.1  黏弹性消能器外观应符合下列规定:

1  黏弹性消能器钢板应平整、光滑、无锈蚀、无毛刺,涂刷防锈涂料;

2  黏弹性材料表面应密实、平整;

3  黏弹性材料与钢板之间粘结牢靠、密实、无裂缝;

4  黏弹性消能器的尺寸偏差应符合下列规定:

1)黏弹性消能器钢构件和黏弹性层长宽的尺寸允许偏差应为产品设计值的±2%;

2)黏弹性层厚度允许偏差应为产品设计值的±3%,厚度允许偏差应为产品设计值的±5%。

5.5.2  黏弹性消能器材料应符合下列规定:

1  黏弹性材料性能应符合现行行业标准《建筑消能阻尼器》JG/T 209中的有关规定;

2  钢材质量指标应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700中碳素结构钢或低合金钢的规定;

3  其他材料性能应符合现行国家行业《建筑消能阻尼器》JG/T 209中的有关规定。

5.5.3  黏弹性消能器的力学性能应符合现行行业标准《建筑消能阻尼器》JG/T 209和《建筑消能减震技术规程》JGJ 297的有关规定。

5.5.4  设计文件中应规定黏弹性消能器的弹性刚度、最大阻尼力、阻尼系数、阻尼指数和疲劳性能等参数。

# 6 钢筋混凝土结构

# 6.1 一般规定

6  钢筋混凝土结构

6.1  一般规定

6.1.1  本章可用于现浇及装配式钢筋混凝土框架结构、框架-抗震墙结构、抗震墙结构、框架-筒体以及筒体结构的消能减震加固。

6.1.2  消能减震加固后房屋适用高度应符合下列规定:

1  后续使用年限少于50年的A、B类房屋应符合表6.1.2的规定;

2  后续使用年限为50年的C类房屋应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定。

6.1.3  现有钢筋混凝土房屋应根据后续使用年限确定所采取的抗震等级,并应符合下列规定:

1  后续使用年限为50年的C类建筑应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定取值;

2  后续使用年限为40年的B类建筑应按表6.1.3确定加固时所采用的抗震等级;

3  后续使用年限为30年的A类建筑抗震构造措施应按现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》GB 50023的规定取值;

4  乙类建筑可按规定提高一度确定其抗震等级,房屋高度超过相应规定的上限时,应采取更有效的抗震构造措施。

6.1.4  采用消能减震技术加固后仍需要加固的混凝土结构构件可按现行行业标准《建筑抗震加固技术规程》JGJ 116的方法进行加固。

# 6.2 计算要点

6.2  计算要点

6.2.1  后续使用年限为40年的B类房屋应按现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》GB 50023的规定进行内力调整。

6.2.2  后续使用年限为50年的C类房屋应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定进行内力调整。

# 6.3 钢筋混凝土结构基本构造措施

6.3  钢筋混凝土结构基本构造措施

6.3.1  后续使用年限为30年的A类建筑的构造措施宜符合现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》GB 50023 A类钢筋混凝土房屋抗震鉴定(Ⅰ)第一级鉴定的相关要求。消能子结构的构造措施宜符合现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》GB 50023 B类钢筋混凝土房屋抗震鉴定(Ⅰ)抗震措施鉴定的相关规定。

6.3.2  后续使用年限为40年的B类房屋的构造措施宜符合现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》GB 50023 B类钢筋混凝土房屋抗震鉴定(Ⅰ)抗震措施鉴定的相关规定。

6.3.3  后续使用年限为50年的C类房屋的构造措施应满足国家现行标准《建筑抗震设计规范》GB 50011、《混凝土结构设计规范》GB 50010和《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3的有关规定。

6.3.4  有翼墙的钢筋混凝土抗震墙,当墙体两侧翼墙的长度分别不小于6倍的翼墙厚度时,有翼墙端构造边缘构件或约束边缘构件的抗震构造措施可降低一级采取。

6.3.5  双肢墙洞口一侧构造边缘构件或约束边缘构件的抗震构造措施可适当降低一级采取。

6.3.6  钢筋混凝土结构采用消能减震技术进行加固设计时,可根据罕遇地震下的楼层弹塑性位移角确定相应的构造措施,并应符合下列规定:

1  罕遇地震下最大层间位移角不大于1.5△ue时,B、C类钢筋混凝土房屋宜按不低于6度采用抗震构造措施,A类钢筋混凝土房屋可按非抗震钢筋混凝土结构的构造措施采用;

2  罕遇地震下最大层间位移角为1.5△ue~2.0△ue时,B、C类钢筋混凝土房屋可按常规设计的有关规定降低两度且不低于6度采用,A类钢筋混凝土房屋宜按不低于A类建筑的构造措施采用;

3  罕遇地震下最大层间位移角为2.0△ue~4.0△ue时,B、C类钢筋结构混凝土房屋可按常规设计的有关规定降低一度且不低于6度采用,A类钢筋结构混凝土房屋应按A类房屋构造措施采用。

6.3.7  钢筋混凝土柱箍筋加密区最小配箍特征值可根据罕遇地震下楼层弹塑性位移角,按表6.3.7取值。

6.3.8  钢筋混凝土抗震墙约束边缘构件最小配箍特征值可根据罕遇地震下楼层弹塑性位移角,按表6.3.8取值。

# 6.4 钢筋混凝土消能子结构加固方法

6.4  钢筋混凝土消能子结构加固方法

6.4.1  采用消能减震技术加固后钢筋混凝土柱承载力不满足本规程相关规定时,应按下列情况确定加固方法:

1  受弯承载力不符合本规程规定时,可采用钢构套、现浇钢筋混凝土套或外包钢板的加固方法;

2  柱小偏心受拉承载力不符合本规程规定时,可采用钢构套或外包钢板的加固方法;

3  抗剪承载力不符合本规程规定时,可采用钢构套、现浇钢筋混凝土套、碳纤维布、钢绞线网-聚合物砂浆面层或外包钢板加固方法;

4  柱轴压比不符合规定时,可采用现浇钢筋混凝土套加固。

6.4.2  采用消能减震技术加固后钢筋混凝土梁承载力不满足本规程相关规定时,可按下列情况确定加固方法:

1  受弯承载力不符合本规程规定时,可采用钢构套、粘贴钢板的加固方法;

2  抗剪承载力不符合本规程规定时,可采用钢构套、碳纤维布、钢绞线网-聚合物砂浆面层加固方法。

6.4.3  采用消能减震技术加固后钢筋混凝土抗震墙承载力不满足本规程相关规定时,可加厚原有墙体或增设端柱加固。

6.4.4  钢筋混凝土构件构造措施不符合规定时,可采用现行行业标准《建筑抗震加固技术规程》JGJ 116相关加固方法或通过罕遇地震下的弹塑性变形验算结果确定加固方案。

6.4.5  采用钢构套加固时,应符合下列规定:

1  钢构套加固梁时,应在梁的阳角外贴角钢,角钢两端应与柱有可靠连接,角钢应与钢缀板焊接;预制楼板中钢缀板应穿过楼板形成封闭环形;现浇楼板中钢缀板宜穿过楼板形成封闭环形。角钢不宜小于75mm×8mm,钢缀板截面不宜小于100mm×8mm,缀板净距,加密区不宜大于150mm,非加密区不宜大于300mm。

2  钢构套加固柱时,应在柱四角外贴角钢,角钢应穿过楼板,结构顶层角钢应与屋面板可靠连接,结构底层角钢应与基础锚固;角钢不宜小于100mm×10mm,钢缀板截面不宜小于100mm×10mm;缀板净距:加密区不宜大于200mm,非加密区不宜大于400mm。

3  钢构套与梁柱混凝土之间应注胶粘剂填实。

4  钢构套加固柱按组合截面进行抗震验算时,应符合下列规定:

1)柱加固后的初始刚度可按下式计算:

式中:K——加固后的初始刚度(N·mm);

K0——原柱截面的弯曲刚度(N·mm);

Ea——外包角钢的弹性模量(N/mm2);

Ia——外包角钢对柱截面形心的惯性矩(mm3)。

2)柱加固后的正截面受弯承载力可按下式计算:

式中:My——加固后柱正截面受弯承载力(N·mm);

My0——原柱现有正截面受弯承载力(N·mm);

Aa——柱一侧外包角钢的截面面积(mm2);

fay——角钢的抗拉屈服强度设计值(N/mm2);

h——验算方向柱截面高度(mm)。

3)柱加固后的斜截面受剪承载力可按下式计算:

式中:Vy——柱加固后的斜截面受剪承载力(N);

Vy0——原柱现有斜截面受剪承载力(N);

fby——缀板抗拉屈服强度设计值(N/mm2);

Ab——同一柱截面缀板的截面面积(mm2);

s——缀板的间距(中心距)(mm)。

6.4.6  采用钢筋混凝土套加固时,应符合下列规定:

1  采用钢筋混凝土套加固梁时,应将新增纵向钢筋设在梁底面和梁上部,梁纵筋应与柱有可靠的连接;应在纵向钢筋外围设置箍筋,A类钢筋混凝土房屋箍筋直径不宜小于8mm,加密区间距不宜大于100mm,非加密区不宜大于200mm,B、C类钢筋混凝土房屋,应符合其抗震等级的相关要求。加密区的箍筋应有一半穿过楼板后弯折形成封闭箍。

2  采用钢筋混凝土套加固柱时,应在柱周围设置纵向钢筋;纵向钢筋遇楼板时应凿洞穿过并上下连接,其根部应伸入基础并符合锚固规定,其顶部应在屋面板处封闭锚固;纵筋应采用锚筋与原框架柱拉结;纵向钢筋周围应设置封闭箍筋,A类钢筋混凝土房屋箍筋直径不宜小于8mm,加密区间距不宜大于100mm,非加密区不宜大于200mm,B、C类钢筋混凝土房屋应符合其抗震等级的相关要求。

3  宜采用细石混凝土,其强度宜高于原构件一个等级,且不低于C20。

4  加固后的梁柱可作为整体构件进行抗震验算,其现有承载力可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010规定的方法确定。

6.4.7  采用粘贴钢板加固时,应符合下列规定:

1  原构件的混凝土实际强度等级不应低于C15;混凝土表面的受拉粘结强度不应低于1.5MPa。粘贴钢板应采用粘结强度高且耐久的胶粘剂;钢板可采用Q235或Q345钢,厚度宜为3mm~5mm。

2  钢板应在加固范围以外进行锚固,受拉时锚固长度不宜小于钢板厚度的200倍,且不宜小于600mm;受压时锚固长度不宜小于钢板厚度的150倍,且不宜小于500mm。

3  粘贴钢板与原有构件应有可靠的连接和固定。

4  胶粘剂的材料性能、加固的构造和承载力验算,可按现行国家标准《混凝土结构加固设计规范》GB 50367的有关规定执行。

5  被加固构件长期使用的环境和防火要求,应符合国家现行标准的有关规定。

6  粘贴钢板加固时,应卸除作用在梁上的活荷载。

6.4.8  采用粘贴碳纤维布加固梁柱时,应符合下列规定:

1  梁柱可采用粘贴碳纤维布进行构件抗剪承载力和延性加固。

2  提高构件受剪承载力时,原构件的混凝土实际强度等级不应低于C15;混凝土表面的受拉粘结强度不应低于1.5MPa。提高梁的受剪承载力时,碳纤维布应采用U形箍加纵向压条或封闭箍的方式;提高柱受剪承载力时,碳纤维布宜沿环向螺旋粘贴并封闭,当矩形截面采用封闭环箍时,至少缠绕3圈且搭接长度不应小于200mm。

3  替代箍筋进行柱延性加固时,应采用环形粘贴方法,在柱箍筋加密区范围内满贴,层数不宜少于3层且搭接长度不应小于200mm。

4  碳纤维布和胶粘剂的材料性能、加固构造和承载力验算,可按现行国家标准《混凝土结构加固设计规范》GB 50367的有关规定执行。

5  被加固构件长期使用的环境和防火要求,应符合国家现行有关标准的规定。

6  粘贴碳纤维布加固时,应卸除作用在梁上的活荷载。

# 7 钢结构

# 7.1 一般规定

7  钢结构

7.1  一般规定

7.1.1  本章适用于钢框架结构、钢框架支撑结构、钢框架-混凝土筒体结构等的消能减震加固。

7.1.2  采用消能减震技术进行加固的钢结构,A、B类钢结构房屋适用的最大高度应符合表7.1.2的规定,C类钢结构房屋适用高度应按现行国家标准取用。

7.1.3  钢框架结构应根据结构体系选择合适的消能器。

7.1.4  采用屈曲约束支撑加固时,宜采用人字形支撑、成对布置的单斜杆中心支撑,不宜采用偏心支撑、K形支撑和X形支撑。

7.1.5  压型钢板现浇钢筋混凝土组合楼板或钢筋混凝土楼板应与钢梁有可靠连接;装配式楼板或其他轻型楼盖应有钢筋混凝土面层,面层厚度不宜小于50mm,钢筋双向布置,直径不宜小于8mm,间距不宜大于200mm。

7.1.6  采用屈曲约束支撑加固偏心支撑结构时,屈曲约束支撑宜先于耗能梁段屈服。

# 7.3 构造要求

7.3  构造要求

Ⅰ C类建筑

7.3.1  C类建筑,钢结构构件及节点的构造要求应满足国家现行标准《建筑抗震设计规范》GB 50011、《钢结构设计标准》GB 50017和《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99的有关规定。

Ⅱ A、B类建筑

7.3.2  按7度及以上抗震设防的结构,框架柱长细比不宜大于60,按6度抗震设防的结构,框架柱长细比不应大于120,式中fy为钢材牌号所对应屈服点。

7.3.3  框架柱板件宽厚比不应大于表7.3.3的规定。

7.3.4  在柱与梁连接处,柱应设置上下翼缘对应的加劲肋。工字形截面柱和箱形截面柱腹板在节点域范围的稳定性,应满足下式规定:

式中:twc——柱在节点域的腹板厚度(mm),当为箱形柱时取一块腹板的厚度;

hob——梁腹板高度(mm);

hoc——柱腹板高度(mm)。

7.3.5  框架梁中可能出现塑性铰的区段,板件宽厚比不应大于表7.3.5规定的限值。

7.3.6  工字形和箱形截面受压构件的腹板,其高厚比不符合本规程第7.3.3条的规定时,可用纵向加劲肋加强。

7.3.7  7度及以上抗震设防结构中的中心支撑长细比,当按6度或7度抗震设防时不得大于120;按8度抗震设防时不得大于80;按9度抗震设防时不得大于40

7.3.8  支撑斜杆的板件宽厚比,当板件一边为简支端一边为自由端时,不得大于8;当板件两边均为简支端时不得大于25

7.3.9  偏心支撑中的耗能梁段不得加焊贴板提高强度,也不得在腹板上开洞,并应符合下列规定:

1  翼缘板自由外伸宽度b1与其厚度tf之比,应按下式进行计算:

2  腹板计算高度h0与其厚度tw之比,应按下式进行计算:

式中:A1b——耗能梁段的截面面积(mm2)。

7.3.10  当框架梁与柱翼缘刚性连接时,梁翼缘与柱应采用全熔透焊缝连接,梁腹板与柱宜采用摩擦型高强度螺栓连接;悬臂梁段与柱应采用全焊接连接。

7.3.11  当框架梁端垂直于工字形柱腹板与柱刚接时,应在梁翼缘的对应位置设置柱的横向加劲肋,加劲肋与柱的焊接应采用坡口全熔透焊缝;在梁高范围内设置柱的竖向连接板;梁与柱的现场连接中,梁翼缘与柱横向劲肋采用全熔透焊缝连接,腹板与柱连接板用高强度螺栓连接。

7.3.12  框架梁与柱刚性连接时,应在梁翼缘的对应位置设置柱的水平加劲肋或隔板,水平加劲肋应与梁翼缘等厚。工字形柱水平加劲肋与柱翼缘焊接时,宜采用坡口全熔透焊缝,与柱腹板连接时可采用角焊缝。

7.3.13  当柱两侧梁高不等时,每个梁翼缘对应位置均应设置柱的水平加劲肋。

# 8 消能部件连接构造与设计

# 8.2 支撑、墙墩设计

8.2  支撑、墙墩设计

8.2.1  支撑、墙墩的计算应符合下列规定:

1  与消能器相连的支撑、墙墩及节点板验算时应取消能器设计阻尼力。

2  支撑、墙墩的计算长度应符合下列规定:

1)采用单斜支撑时,支撑计算长度应取支撑与消能器连接处到主体结构预埋件连接中心处的距离;

2)采用人字形支撑时,支撑计算长度应取布置消能器的水平梁平台底部到主体结构预埋连接板连接中心处的距离;

3)采用墙墩时,支撑计算长度应取消能器上连接板或下连接板到主体结构梁底或顶面的距离。

8.2.2  支撑、墙墩的构造要求应符合下列规定:

1  支撑或套索型支撑应采用钢支撑,钢材强度等级不应低于Q235;支撑宜采用双轴对称截面,支撑长细比、宽厚比应符合现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99的有关规定;

2  墙墩可采用钢筋混凝土支墩或钢支墩,混凝土支墩混凝土强度等级不应低于C30,支墩沿阻尼器受力方向全截面箍筋应加密,并配置网状钢筋。

# 8.3 节点设计

8.3  节点设计

8.3.1  后锚固板的锚筋应与钢板牢固连接,锚筋的锚固长度宜大于20倍锚筋直径,且不应小于250mm。当无法满足锚固长度的要求时,应采取其他有效的锚固措施。

8.3.2  节点板在抗拉、抗剪作用下的强度应按下式计算:

式中:N——消能器作用于节点板上的力,按本规程第8.1.2条取值;

Ai——第i破坏面的截面面积,Ai=lit当为螺栓连接时,应取净截面面积(mm2);

ηi——第i段的拉剪折算系数;

fy——钢材的抗拉强度设计值(N/mm2);

αi——第i段破坏线与拉力轴线的夹角;

t——板件厚度(mm);

li——第i段破坏段的长度(mm),应取板件中最危险的破坏线的长度(图8.3.2)。

8.3.3  消能部件与混凝土梁柱节点直接相连接时应进行节点强度验算,梁柱宜采用钢板全围抱或U形围抱的方法加固(图8.3.3)

8.3.4  消能部件与混凝土框架采用钢框嵌套式连接时,应符合下列规定:

1  钢框可嵌入混凝土框架中,消能部件可通过节点板与钢框连接;

2  可由栓钉和锚筋承担全部钢框传至混凝土框架的内力;

3  钢框可采用H型钢或槽形钢,混凝土过渡区内应配置纵筋和箍筋,锚筋应按现行行业标准《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ 145的有关要求设计。

8.3.5  消能部件与混凝土框架采用附加框架连接时,应符合下列规定:

1  附加框架宜采用钢框架或现浇混凝土框架。

2  现浇混凝土附加框架与现有结构可采用贯穿螺栓连接或采用后锚固抗剪键连接,与附加框架相连的现有结构构件表面应凿毛。抗剪键锚筋应在附加框架内设置拉结弯钩或其他可靠的拉结措施。

3  后锚固抗剪键可采用后锚固扩底型机械锚栓或化学锚栓,或后锚固锚栓加钢筋混凝土抗剪键等形式。

4  附加框架采用现浇钢筋混凝土时,其抗震构造应满足相同抗震等级的新建混凝土框架的要求,箍筋宜通高或全跨加密。

5  附加框架采用钢结构时,钢框架与现有结构构件采用后锚固抗剪键连接,并应采取防锈措施。

6  附加框架宜上下连通设置,宜设置基础,或与既有建筑基础连为整体。

7  后锚固抗剪键的施工应计入附加框架自重变形的影响。

8  附加框架施工宜在既有结构构件或节点加固完成后进行。

# 9 施工、验收和维护

# 9.1 施工

9  施工、验收和维护

9.1  施工

9.1.1  建筑结构消能减震加固工程可作为建筑工程的一个分部工程进行施工和质量验收;消能部件工程应作为结构加固分部的一个子分部工程进行施工和质量验收。

9.1.2  消能部件子分部工程的施工作业,宜划分为消能器进场验收、消能部件施工、消能器安装、消能器防护等四个阶段。

9.1.3  消能器进场验收时,应提供下列资料:

1  产品合格证;

2  监理单位或建设单位对消能器检验的确认单。

9.1.4  消能器进场后应按本规程规定进行第三方抽样检验,并提供检验报告,检验合格后方可使用。

9.1.5  消能部件的施工应由施工单位根据设计要求制定施工方案。

9.1.6  设置消能部件的消能子结构应先按设计要求进行构件的加固施工,完成后方可进行消能部件的施工。

9.1.7  消能部件中钢制构件的制作应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205的相关规定。

9.1.8  消能部件中混凝土构件的制作应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204的有关规定。

9.1.9  消能器安装就位、测量校正应符合设计文件的要求。

9.1.10  消能部件施工应符合现行行业标准《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ 80和《建筑机械使用安全技术规程》JGJ 33的有关规定,并根据消能部件的施工安装特点,在施工组织设计中制定施工安全措施。

9.1.11  消能部件钢构件应刷防腐涂料,验收应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205的有关规定。

# 9.2 验收

9.2  验收

9.2.1  混凝土结构加固施工应符合国家现行标准《混凝土结构加固设计规范》GB 50367、《建筑抗震加固技术规程》JGJ 116和《建筑结构加固工程施工质量验收规范》GB 50550的有关规定;钢结构加固应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205以及现行团体标准《钢结构加固技术规范》CECS 77的有关规定。

9.2.2  消能部件子分部工程检验项目可按表9.2.2的规定执行。

9.2.3  消能部件子分部工程观感质量检查项目可按表9.2.3的规定执行。

9.2.4  消能器安装完成后应进行成品保护。

# 9.3 维护

9.3  维护

9.3.1  消能部件应根据消能器的类型、使用期间的具体情况、消能器设计使用年限和设计文件要求等进行定期检查。金属消能器、屈曲约束支撑和摩擦消能器在正常使用情况下可不进行检查;黏滞消能器在正常使用情况下每十年应进行目测检查。所有消能器在二次装修时应进行目测检查。消能器达到使用年限时应进行抽样检验。

9.3.2  消能器目测检查时,应观察消能器、支撑及连接构件等的外观、变形及其他问题。目测检查内容及维护方法应符合表9.3.2的规定。

# 9.4 灾后检验

9.4  灾后检验

9.4.1  消能部件在遭遇地震、强风、火灾等灾害后应进行目测检查,遭遇罕遇地震或火灾后应进行抽样检验。

9.4.2  灾后目测检查的内容及维护方法应符合表9.4.2的规定。

9.4.3  消能部件抽样检验时,应在结构中抽取在役的典型消能器,对其基本性能进行原位测试或实验室测试,测试内容和要求应符合本规程对消能器性能的规定。

# 本规程用词说明

本规程用词说明

1  为便于在执行本规程条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:

1)表示很严格,非这样做不可的:正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;

2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;

3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;

4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。

2  条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。

# 引用标准名录

引用标准名录

《混凝土结构设计规范》GB 50010

《建筑抗震设计规范》GB 50011

《钢结构设计标准》GB 50017

《建筑抗震鉴定标准》GB 50023

《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204

《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205

《混凝土结构加固设计规范》GB 50367

《建筑结构加固工程施工质量验收规范》GB 50550

《优质碳素结构钢》GB/T 699

《碳素结构钢》GB/T 700

《不锈钢棒》GB/T 1220

《合金结构钢》GB/T 3077

《结构用无缝钢管》GB/T 8162

《流体输送用不锈钢无缝钢管》GB/T 14976

《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3

《建筑机械使用安全技术规程》JGJ 33

《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ 80

《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99

《建筑抗震加固技术规程》JGJ 116

《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ 145

《建筑消能减震技术规程》JGJ 297

《建筑消能阻尼器》JG/T 209

《钢结构加固设计规范》CECS 77

# 1 总则

1  总则

1.0.1  采用消能减震技术加固是在现有建筑中安装适当数量的消能器,当建筑遭遇地震作用时,消能器通过结构变形消耗结构的振动能量,将部分结构动能转为热能消散掉,此时结构的位移或变形大大减小,结构原有的承载能力和变形能力就可以满足抗震要求,从而达到抗震加固的目的。

多年来,我国在采用消能减震技术进行抗震加固方面开展了大量的试验研究,取得了系统的研究成果,并在实践中积累了丰富的经验,为本规程的制定奠定了坚实基础。

消能减震技术适用范围较广,可用于不同结构类型和高度的建筑加固。消能器利用结构变形消耗能量,因此需要结构有一定的变形能力,钢筋混凝土框架结构、框架抗震墙结构、框架-筒体结构、混合结构、钢结构等都具有较强的变形能力。此外,底框结构(底部框架上部砌体结构)中的底部框架、内框架砌体结构、单层及多层工业厂房也可采用消能减震技术加固;装配式建筑可根据其结构特点选用适合的消能减震加固技术。

1.0.2  本规程的适用范围与现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》GB 50023相协调,即在抗震设防区中不符合抗震鉴定要求的现有建筑的抗震加固设计及施工。而且,在不遭受地震影响时,仍在正常使用,不需进行加固,但其抗震鉴定结果认为:在遭遇到预期的地震影响时,其综合抗震能力不足,需要进行抗震加固。

本规程的现有建筑不包括古建筑、新建的建筑工程和危险建筑;

1.0.3  依据现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》GB 50023,将现有建筑消能减震抗震加固后续使用年限分为30年、40年、50年三个档次,分别称为A、B、C类建筑。

后续使用年限为30年的A类建筑通常指《建筑抗震设计规范》GBJ 11-89正式执行前设计建造的房屋,各地执行《建筑抗震设计规范》GBJ 11-89的时间可能不同,一般不晚于1993年7月1日。

后续使用年限为40年的B类建筑通常指《建筑抗震设计规范》GBJ 11-89正式执行以后,《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001正式执行以前设计建造的房屋,各地执行《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001的时间一般不晚于2003年1月1日。

后续使用年限为50年的C类建筑指按《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001与《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010建造的房屋。按《抗震规范设计规范》GB 50011-2001建造的房屋,参照国际标准《结构可靠性总原则》ISO 2394的规定,当“出于经济理由”选择50年的后续使用年限确有困难时,允许略少于50年。

现有建筑可按下列规定选择其后续使用年限:

1  在20世纪70年代及以前建造经耐久性鉴定可继续使用的现有建筑,其后续使用年限不应少于30年;

2  在20世纪80年代建造的现有建筑,其后续使用年限宜采用40年或更长,且不得小于30年。

3  在20世纪90年代(按当时施行的抗震设计规范系列设计)建造的现有建筑,后续使用年限不应小于40年,条件许可时应采用50年。

4  在2001年以后(按当时施行的抗震设计规范系列设计)建造的现有建筑,后续使用年限宜采用50年。

5  在2010年以后(按当时施行的抗震设计规范系列设计)建造的现有建筑,后续使用年限应采用50年。

1.0.4  对应后续使用年限为30年或40年内发生与50年内相同超越概率为63%、10%和2%~3%的地震烈度作为30年或40年的多遇地震、设防地震和罕遇地震,继续采用三级设防水准的概念,相应地震作用折减系数,见表1。现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》GB 50023规定了多遇地震下的地震作用相对比例大致是0.75、0.88和1.0。

后续使用年限为50年的建筑的设防目标与新建筑相同,要求“小震不坏,中震可修,大震不倒”。对于后续使用年限为40年的建筑,其按《建筑抗震设计规范》GBJ 11-89设计时,已提出大震不倒,采用了相应的抗震措施,因此采用消能减震加固仍能达到“小震不坏,中震可修,大震不倒”的要求。后续使用为30年的建筑,现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》GB 50023基本沿用了《建筑抗震鉴定标准》GB 50023-95的规定,而《建筑抗震鉴定标准》GB 50023-95对建筑设防目标只提“中震可修”,未涉及“小震不坏”和“大震不倒”,因此只有基本的抗震构造措施,这样的构造措施无法满足“大震不倒”的要求,但可以通过消能减震加固,提高结构的抗震能力,对结构提出罕遇地震下更高的弹塑性层间位移角限值来实现“大震不倒”的目标。

鉴于消能减震加固能大幅提高建筑的抗震能力,使现有建筑采用消能减震加固后达到更高的抗震设防目标,故本规程规定了消能减震加固性能化设计的相关内容。新建的建筑工程烂尾后或因地震动区划调整导致建筑所在地区抗震设防标准提高而抗震不满足现行抗震规范要求时,可按本规程性能化设计方法进行消能减震加固设计。

# 2 术语和符号

# 2.1 术语

2  术语和符号

2.1  术语

本节汇总了本规程所采用与建筑消能减震技术的结构设计相关的专门术语。本规程中采用的其他术语均符合现行国家标准《建筑结构设计术语和符号标准》GB/T 50083的规定。

# 2.2 符号

2.2  符号

本节汇总了本规程所采用的主要符号及其含义,按拉丁字母和希腊字母顺序排列。每个符号由主体符号或主体符号带上、下标构成。主体符号一般代表物理量,上、下标代表物理量以外的术语、说明语,用以进一步说明符号的含义。本节未列出的其他符号及其含义均在各有关章节的条文中列出。

# 3 基本规定

# 3.2 消能器

3.2  消能器

3.2.1  黏滞消能器和黏弹消能器属于速度相关型消能器,摩擦消能器和各类金属消能器属于位移相关型消能器,屈曲约束支撑属于金属消能器。消能器为消能减震加固中的关键装置,应具有适应结构的变形能力,通常要求满足罕遇地震下结构的变形,在结构变形过程中消耗地震输入建筑的能量。

对于金属型消能器和屈曲约束支撑,它们依靠金属塑性消耗能量,存在塑性疲劳问题,这方面的研究不多,检验要求按罕遇地震下消能器变形循环加载30周。因此,金属消能器不宜在风荷载下进入塑性,现行行业标准《建筑消能减震技术规程》JGJ 297要求位移型消能器应保证在弹性范围内具有足够的抵抗设计风荷载的能力,规定10年一遇风荷载作用下,金属消能器和屈曲约束支撑不应发生屈服,摩擦消能器不应进入滑动状态。本规程沿用这一规定,但在50年一遇的风荷载下,消能器不是频繁工作,因此规定摩擦消能器可进入滑动状态,而金属消能器和屈曲约束支撑则是不宜产生屈服,如进入屈服状态,则应进行风荷载下疲劳试验。

多遇地震下黏滞消能器能否发挥作用与施加在消能器上的位移能否有效推动消能器工作有关,影响因素有消能器系统变形(包括消能器壳体变形、活塞杆变形和腔体内黏滞阻尼液的压缩变形)和安装间隙,这些变形叠加起来,将会使消能器的效率大大降低。在多遇地震作用下结构变形很小时,黏滞消能器要发挥作用,安装间隙应控制在0.5mm以内,消能器系统变形应控制在施加位移的10%以内。

3.2.2  消能器型式检验内容和检验要求应符合现行行业标准《建筑消能阻尼器》JG/T 209和《建筑消能减震技术规程》JGJ 297中的相关规定。其中现行行业标准《建筑消能阻尼器》JG/T 209规定了黏滞消能器、黏弹消能器、金属阻尼器、屈曲约束支撑这四种消能器的型式检验内容和要求。摩擦型消能器的型式检验内容和要求可参见本规程的相关规定。

目前,建筑用消能器尚未形成标准化产品,各生产厂家多以工程要求定制产品,其性能稳定性和质量存在很大不确定性,因此,消能器应进行严格的检验。首先,生产厂商应严格出厂检验要求,对黏滞消能器、黏弹消能器和摩擦消能器应进行必要的力学性能检验,出具产品合格证。其次,在工程安装前应进行抽检,检验由具有资质的第三方实验室完成。检验数量根据消能检测后能否使用有所不同,黏滞消能器、黏弹消能器和摩擦消能器检验后仍可使用,抽检数量为20%,对重要工程,设计人员可增加消能器的抽检数量。

# 3.5 消能部件与节点

3.5  消能部件与节点

3.5.1、3.5.2  对于新增、加大截面、钢构套等方式加固的混凝土结构构件在有条件时可以采用预埋件或外包钢等连接方式;无法安装预埋件或外包钢时,可在子框架内部设置嵌套钢结构的连接方式,也可以在框架平面外,采用外贴框架的连接方式。

预埋件、锚板、锚筋设置及外加钢结构等与现有建筑的连接、构造均应满足相关规范要求。

3.5.3  消能器根据使用功能的需求可以采用法兰、焊接、销轴或高强螺栓等连接方式,当阻尼力较大时,宜采用刚接。

3.5.4  在消能器设计阻尼力作用下,与消能器相连的连接构件(连接板、支撑、支墩等)应处于弹性状态,不发生平面内、外失稳,预埋件及螺栓等不得发生滑移、拔出和局部失稳等破坏。与支撑相连的节点承载力设计值应大于支撑的设计作用力,以保证节点足以承受罕遇地震作用下可能产生的最大内力。相关连接构件应符合钢构件、钢与混凝土连接或钢与钢-混凝土组合构件连接的构造要求。

# 4 设计计算

# 4.1 一般规定

4  设计计算

4.1  一般规定

4.1.1  施加在建筑结构上的地震荷载实际上是由于地震地面运动引起的动态作用,包括地震加速度、速度以及动位移的作用,具有显著的动力属性。结构在地震作用下的响应除与地震动大小、频谱特性、作用方向以及持续时间有关外,还与结构抗侧力构件布置方式、质量与刚度分布情况以及自身的动力特性有关。采用消能减震技术进行抗震加固的建筑,确定设计地震作用时应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的相关规定。

4.1.2、4.1.3  根据结构及构件在荷载作用下所处的状态选择适宜的计算与分析方法,是正确进行结构计算与设计的基本前提。对于采用消能减震技术加固的结构而言,在进行结构地震作用效应的计算中,通常可采用如下方法进行区分:在多遇地震作用下,主体结构保持弹性状态,消能器未进入或刚刚进入非线性阶段,此时可以忽略其耗能能力将消能器仅为主体结构提供刚度而无附加阻尼,可采用适用于主体结构弹性、消能器线性或等效线性模型的振型分解反应谱法及弹性时程分析法;在设防地震作用下,消能器进入耗能工作状态,此时可以采用主体结构弹性、消能器等效线性并考虑其附加阻尼的振型分解反应谱法,并宜进一步选用恰当的恢复力模型模拟消能器非线性特性的非线性时程分析方法进行补充分析;在罕遇地震作用下,主体结构进入显著的弹塑性状态,消能器亦会表现出强烈的非线性工作状态,此时应选择能够同时考虑主体结构弹塑性性质和消能器非线性特性的弹塑性方法进行计算,且优先采用动力弹塑性方法。

4.1.4、4.1.5  结构楼层楼(屋)盖平面内刚度对于楼层水平地震剪力向抗侧力构件的分配有重要影响,就采用消能减震技术加固的结构而言,对消能器耗能减震作用的充分发挥亦有直接关系。当采用消能减震加固结构的楼(屋)平面内刚度不能满足无限刚性要求时,应考虑楼(屋)盖的变形,并与无限刚性假定结果进行对比,当影响较大时在弹塑性分析中需进一步考虑楼板的非线性特性。

# 4.3 消能减震加固计算

4.3  消能减震加固计算

4.3.1  恢复力模型是消能器力学特性的集中体现,当计算分析中需要直接考虑消能器耗能作用时应选择符合消能器工作特性的、合适的非线性模型。消能器恢复力模型大致分为光滑曲线型和分段线性化折线型两类。值得指出的是,虽然光滑曲线型模型中消能器的刚度连续变化,与目前工程中应用的大多数消能器实际的力学特性更为接近,但实际工程计算中基于使用简便、概念清晰、适应性强等考虑,广泛使用的是分段线性化的折线型模型。

对于金属消能器(如屈曲约束支撑、剪切型金属阻尼器等)而言,可以采用双线性模型或Wen模型(图7),也可以根据试验曲线采用三线性模型。

1  双线性模型

双线性模型的关键参数定义如下:

连接原点与滞回曲线峰值点直线斜率定义为有效刚度Keff:

式中:Dy——屈服位移。

滞回环面积WD(每次循环所消耗能量值):

有效阻尼比βeff:

2  Wen模型

Wen模型中消能器的弹性刚度、有效刚度与双线性模型计算公式相同,其力学模型关系式为:

式中:x、——消能器的位移、速度和加速度;

d——外界激励;

z——滞回非线性恢复力;

A、n、α、β——滞回常数,滞回非线性恢复力z的特性取决于材料特性、响应幅值和结构特性。

Wen模型可以表示一般的滞回模型,具有极强的适应性,它既包含了非线性阻尼,又包含了非线性刚度,因此对各种光滑的滞回曲线都能较好地近似描述。滞回曲线的大小和形状由A、α、β决定,曲线的光滑程度由常数n决定。调节这些系数可以得到不同的滞回环。

摩擦型消能器的力学特性通常可以选择理想弹塑性模型模拟(图8)。模型初始弹性刚度可从测试的屈服力和屈服位移的数据中确定:

当装置的位移值超过dy时,力的值等于Py。

每一周所消耗的能量等于点(Py,d0)和点(-Py,-d0)之间的滞回曲线面积。即:

对于速度相关型消能器可采用麦克斯韦尔(Maxwell)模型(图9)。该模型实际为弹簧单元与阻尼器单元的串联。

黏滞消能器的耗能量及相关参数的计算公式如下:

式中:ω1——试验加载圆频率(rad/s);

Cd——消能器阻尼系数[kN/(m·s)]。

应该指出的是,随着近年来工程应用的逐渐增多,消能器产品的种类也逐渐增多。对于力学特性符合本条规定的,其模型参数宜采用足尺试验来确定,并通过足尺试验对消能器结构构造、构件的相互作用、结构破坏阶段的实际工作情况和消能器在不同位移或速度下的力学性能进行全面了解;当消能器的力学性能不能采用已有模型模拟时,应根据试验曲线确定合适的数学模型,并通过与试验结果的对比进行必要的验证。此外,当由于试验条件等因素的制约造成消能器力学性能试验采用缩尺模型进行时,应考虑尺寸效应对消能器力学参数的影响。

4.3.2  支承部件应具备足够的刚度,才能使消能器充分发挥作用。根据现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的要求,支承部件的刚度要求大于消能器等效刚度的3倍。消能器有效刚度指提供附加阻尼时,阻尼力与消能器变形的比值。如消能部件刚度不能满足本规程的要求时,应采用时程分析法,考虑消能部件刚度产生的影响。

4.3.3  振型分解反应谱计算属于线弹性分析,因此当采用该计算方法进行分析时,消能器的刚度及阻尼参数一般根据其变形采用等效方法进行确定。金属消能器和摩擦型消能器等具有初始刚度的,其有效刚度可采用目标位移的割线刚度;消能器附加给整体结构的等效阻尼比可基于能量法和自由振动衰减法确定。其中能量法确定等效阻尼比时,由于难以准确预估消能器的变形量,因而通常需采用迭代方法来确定消能器的刚度及其附加给整体结构的阻尼比。首先,参照可接受的整体结构的变形大小,根据结构中所布置消能器的数量和位置,预先假设一个消能器的割线刚度及附加给整体结构的等效阻尼比,并采用振型反应谱方法对采用消能减震技术的结构进行整体计算;然后,根据计算结果中消能器的实际位移,依照消能器类型,通过相应恢复力模型和公式求解其有效刚度及附加阻尼比。调整相应参数后,重新进行整体结构的振型分解反应谱分析;重复计算过程,直至整体计算结果符合要求为止。

自由振动衰减法则根据自由振动衰减理论,将消能结构顶点自由振动衰减看作单自由度体系自由振动,根据单自由度体系阻尼比与振幅关系计算得到结构的阻尼比:

式中:δm——振幅对数衰减率δm=1n(sn/sn+m);

sn和sn+m——第n和第n+m周期振幅;

m——两振幅间相隔周期数;

ω和ωD——无阻尼和有阻尼振动的自振频率。

计算过程为:

(1)将采用消能减震加固的结构自身阻尼比设为0,对结构施加一个瞬时激励,计入消能器非线性变形,计算采用消能减震加固的结构振幅自由振动衰减时程(图10)。

(2)将结构振幅值代入公式19,计算不同振幅下采用消能减震加固的结构的阻尼比,得到采用消能减震技术的结构阻尼比-振幅曲线,如图11所示。

(3)估算多遇地震下结构顶点振幅,在阻尼比-振幅曲线中确定结构的阻尼比,即为消能器附加阻尼比。

4.3.4  液体黏滞消能器为速度相关型消能器,多遇地震作用下消能子结构的内力采用时程分析法确定更为准确。为了避免分析结果的离散性过大,规定分析用地震输入采用人工模拟记录,且人工模拟记录的频谱特征应符合本规程第4.2.5条的规定。

4.3.5  研究表明,消能器在主体结构中布置不均匀,以及消能器附加给主体结构的阻尼比越大时,整体结构采用简单增大振型阻尼比的振型分解反应谱法计算的精度会有明显下降,因此本规程规定除现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011中规定的不规则结构、甲类建筑和高度超过规定数值的结构外,对于消能器布置不均匀以及附加阻尼比大于25%的采用消能减震技术的结构还应采用更为精确的时程分析进行补充验算。

4.3.6  在验算罕遇地震作用下结构薄弱楼层(部位)的弹塑性变形时,由于黏滞性消能器的工作特性与速度相关,因此应采用动力弹塑性分析方法;对于其他类型的消能器,可采用静力弹塑性或动力弹塑性分析方法,优先采用动力弹塑性分析方法。地震输入方法则应尽量采用与客观实际相符的双向输入,当竖向地震效应对结构有重要影响时,应采用三向输入。

4.3.7  在进行结构弹塑性计算分析时,应首先根据主体结构的受力特点、消能器的类型以及分析结果的精度和可靠性要求选择适宜的计算软件。在建立结构弹塑性计算模型时,应根据结构构件的受力特征、可能发生的屈服及破坏模式以及消能器的工作特性等因素分别选择适宜的单元模型。一般梁、柱、斜撑等采用线单元;墙、板则可采用面单元或体单元;消能器根据其受力特性可采用非线性连接单元或弹簧单元。值得强调的是,对于采用消能减震加固的结构,结构的几何尺寸、钢筋、型钢以及钢构件等应按现场实际情况采用,现有结构构件的材料力学参数(如弹性模量、强度等)应按照实际检测结果、规范标准值的顺序确定并采用。材料的本构关系可根据现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010、《钢结构设计标准》GB 50017中的相应规定采用。

此外,结构弹塑性变形往往比弹性变形大很多,而且结构的加固方法与施工过程对于结构现有构件而言存在二次受力及内力重分布的影响,因此,考虑结构几何非线性进行弹塑性分析是必要的,可进一步增强计算结果的可靠性。

应该指出的是,与弹性静力分析计算相比,结构的弹塑性分析结果具有较大的不确定性,其影响因素除与材料力学参数取值、有限元网格的剖分等有关外,还与分析软件的性能、构件的计算模型、损伤与破坏的模拟方式以及结构阻尼模型的选取等因素有关,存在较多的人为因素和经验因素。因此,弹塑性计算分析首先要了解分析软件的适用性,选择工程结构适用的软件,然后还应对计算结果的合理性进行分析判断。必要时可采用两个不同的计算软件或不同的分析团队进行比对分析。

4.3.8  本条规定了消能减震技术加固后结构抗震变形验算的限值要求。

# 4.4 结构承载力验算

4.4  结构承载力验算

4.4.1  针对不同后续使用年限的加固结构类别,本条给出了主体结构构件强度和承载力截面验算时的一般规定和方法。验算时,地震作用按本规程给定的针对不同后续使用年限的结构取值;地震作用效应与其他荷载效应的组合按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011方法取值;结构构件截面、材料强度和配筋可按实际检测值取用,材料性能指标按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011规定取值,抗震规范中未规定的材料可根据相关现行规范或规程的规定取值;内力调整系数按本规程规定取值;承载力验算公式按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011或相关规范、规程的规定采用。

4.4.2  为了确保消能减震加固结构在罕遇地震作用下不发生倒塌,消能子结构应在主体结构达到极限承载力及变形前保证消能器正常工作,不发生强度破坏。从采用消能减震的结构试验研究结果看,结构达到极限变形时,消能子结构的构件损伤或破坏程度并不比非消能子结构的构件严重太多,因此,加固时适当提高消能子结构的承载力即可。本规程明确了消能子结构按乙类建筑的结构设计,构件内力调整系数和构造措施按乙类建筑的有关规定确定。乙类建筑的消能子结构的地震作用效应提高一倍,构件内力调整系数和构造措施仍按乙类建筑的有关规定确定。

考虑到实际楼板的加强作用,放松了梁单独承载时的承载力要求,即采用材料的极限值计算极限承载力作为梁的抗力允许值。此外,为了保证消能部件的安全,消能子结构连接节点和构件的验算中还应考虑地震作用下消能器引起的附加弯矩的不利影响。

4.4.3~4.4.6  钢筋混凝土结构构造措施不满足时,可采用综合抗震能力指数法验算,具体为楼层屈服强度系数与构造影响系数的乘积。

楼层屈服强度系数是根据楼层实配钢筋计算出的楼层屈服剪力与楼层多遇地震下弹性楼层剪力设计值的比值,再与构造影响系数的乘积。构造影响系数的取值要求根据具体情况确定:

1  体系影响系数只与规则性、箍筋构造和轴压比等有关;当部分构造符合要求,部分不符合时,可取插值;不符合的程度大或有若干项不符合时取较小值;对不同烈度鉴定要求相同的项目,烈度高者,该体系影响系数取小值。

2  结构损伤包括因建造年代甚早、混凝土碳化而造成的钢筋锈蚀;损伤和倾斜的修复,通常宜考虑新旧部分不能完全共同发挥效果而取小于1.0的影响数值,对体系影响系数进一步折减。

消能子结构构件应按本规程第4.4.2条进行验算。

# 5 消能器技术性能及检验

# 5.1 一般规定

5  消能器技术性能及检验

5.1  一般规定

5.1.1  消能减震技术在结构加固中的应用始于20世纪90年代末,还没有超过现有规范规定的建筑加固后续使用年限,消能器的实际使用年限还未得到验证,只能通过推算的方法预测消能器的使用年限。金属类消能器由于金属材料的稳定性比较明确,只要做好防腐蚀处理,满足加固后续使用年限是没有问题的。黏滞消能器中采用了高分子材料,存在一定的耐久性问题,主要是密封件的老化,目前多数生产厂家保证的使用年限是30年。

5.1.2  现行行业标准《建筑消能阻尼器》JG/T 209对金属消能器、屈曲约束支撑、黏滞消能器和黏弹性消能器的耐久性能进行了规定。金属消能器耐久性包括疲劳性能和耐腐蚀性能;黏滞消能器耐久性包括疲劳性能和密封性能,耐火性要求消能器具有阻燃性;黏弹性消能器的耐久性包括疲劳性能和老化性能。

现行行业标准《建筑消能减震技术规程》JGJ 297增加了摩擦消能器疲劳性能的规定,本规程补充了摩擦消能器时效性的检验要求。

5.1.3  在正常使用状态下不需要发挥作用的消能器可不采取防火措施;在正常使用状态下需发挥作用的承载型消能器(承载型屈曲约束支撑)应做防火处理,处理范围包括连接节点及相关附属连接构件。火灾后应对消能器进行全面检查,并抽取不少于过火总数10%的消能器,但不少于2个,进行力学检测。火灾后的力学指标下降不超过15%,否则应进行更换。

5.1.4  抗震加固工程中使用的消能器应提供型式检验报告,它表示消能器生产厂家具备生产同类型消能器的能力。型式检验使用的消能器应与工程所用消能器具有相同的构造,外观尺寸不宜超过±30%,力学参数不应超过±50%。

摩擦消能器型式检验可参照本规程关于摩擦消能器性能的要求检验。

5.1.5  消能器极限位移应不小于罕遇地震下消能器最大位移的1.2倍,还应符合本规程表4.3.8-2结构弹塑性层间位移角限值的规定。在此位移下,消能器应满足往复加载3周,承载力变化不超过±15%的要求。

5.1.6  采用本规程未规定的消能器进行消能减震抗震加固时,对消能器应做专门研究,经论证后方可使用。

# 5.2 金属消能器

5.2  金属消能器

5.2.1  抗震加固中采用的金属消能器除了符合本规程的规定外,还应符合现行行业标准《建筑消能阻尼器》JG/T 209和《建筑消能减震技术规程》JGJ 297的规定。

5.2.2  金属消能器需要采用精加工制作成型,在加工过程中如果出现明显缺陷或机械损伤,将会导致消能器出现应力集中,使消能器的疲劳性能大大降低,不利于消能器发挥良好的耗能效果。

5.2.4  金属消能器力学参数可由试验滞回曲线按图12确定。

双线性模型的力学参数按以下方法确定:

1  以最大位移分5级加载,可以等分,也可以不等分。第一级为屈服位移的1.5倍左右,每级各加载3圈。

2  初始刚度可以取初始加载直线斜率,也可以取第一滞回圈的卸载刚度的平均值。

3  屈服后刚度或称第2刚度取各滞回曲线第2圈顶点连成的直线的斜率。第2刚度与初始刚度之比为屈服刚度比。

4  初始刚度直线与第2刚度直线的交点为屈服点,屈服点的力为屈服承载力,位移为屈服位移。

本规程中的屈曲约束支撑为金属消能器的一种,其检测要求应符合现行行业标准《建筑消能减震技术规程》JGJ 297和《建筑消能阻尼器》JG/T 209的规定。设计人员可增加要求其符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的相关规定,即:依次在1/300、1/200、1/150、1/100支撑长度拉伸和压缩往复各3次变形,试验得到的滞回曲线应稳定、饱满。

5.2.5  工程中使用金属消能器应满足设计要求,这几个参数是金属消能器的关键参数,应进行检测。

# 5.3 摩擦消能器

5.3  摩擦消能器

5.3.1、5.3.2  摩擦消能器一般由钢元件、摩擦片和预压螺栓等组成,地震时,由摩擦片与钢元件之间产生摩擦,消耗能量。摩擦消能器自身刚度大,起滑位移小,滑动位移不受限制,可以满足各水准地震作用下提供附加阻尼的需求。

摩擦消能器设计制造时应消除螺栓预压力长期作用下产生的螺杆的应力松弛。同时应避免钢元件与摩擦片之间的冷粘结或冷凝固,确保摩擦消能器随时间具有稳定的性能。

试验表明,摩擦消能器重复多次试验后仍具有稳定不变的性能,因此试验后的摩擦消能器能够继续使用。

5.3.3  摩擦消能器试验检测应符合下列规定:

1  按设计位移循环加载30周;

2  开始加载到滑动时最大力为起滑摩擦力;

3  以滞回曲线第2圈起位移0点处的摩擦力为滑动摩擦力;

4  初始刚度可以取初始加载直线斜率,也可以取滞回曲线第2圈的卸载刚度;

5  极限位移按本规程第5.1.5条取值;

6  滞回曲线面积理论值按平行四边形的面积计算,斜边取摩擦消能器的初始刚度。

5.3.4  工程中使用摩擦消能器应满足设计要求,这几个参数是摩擦消能器的关键参数,应进行检测。

# 5.5 黏弹性消能器

5.5  黏弹性消能器

5.5.1、5.5.2  黏弹性消能器是由黏弹性材料和钢板或圆(方形或矩形)钢筒等组成,利用黏弹性材料产生的剪切滞回变形来耗散能量的减震装置。其力学性能受黏弹性材料及加载频率的影响较大,对温度也比较敏感。

5.5.3  黏滞消能器的力学性能检测中温度相关性的检测至关重要,应符合现行行业标准《建筑消能减震技术规程》JGJ 297中的相关规定:黏弹性消能器在-20℃~40℃下,在1.0f1测试频率下,输入消能器设计位移,每隔10℃记录消能器最大阻尼力的实测值,偏差应为设计值的±20%。

5.5.4  工程中使用黏弹性消能器应满足设计要求,这几个参数是黏弹性消能器的关键参数,应进行检测。

# 6 钢筋混凝土结构

# 6.2 计算要点

6.2  计算要点

6.2.1、6.2.2  各类结构按调整系数调整后的构件强度如不能满足设计要求,可按实配钢筋进行强剪弱弯、强柱弱梁和强节点弱构件的验算,满足要求即可。

# 7 钢结构

# 7.1 一般规定

7  钢结构

7.1  一般规定

7.1.1  《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99-2015和《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010对钢结构的抗震设计作出规定,本规程对A、B类钢结构房屋的消能减震加固以这两本规范为基础编制。

7.1.2  适用最大高度值参照了《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010、行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99-2015有关结构高度的相关规定。C类钢结构房屋中没有的结构类型可按本条款的A、B类钢结构房屋适用高度取值。

7.1.3  屈曲约束支撑、金属消能器和摩擦型消能器均为位移相关型消能器,具有静力刚度,容易达到增加和均匀结构层间刚度的效果。当仅需要适当增加结构阻尼比时,选择速度型消能器容易达到减震目的。

7.1.4  屈曲约束支撑宜采用V形、人字形等中心支撑形式或单斜撑,不得设计为K形或X形。K形布置时,会在框架柱中部交点处给柱带来侧向集中力的不利作用,而X形布置时因为防屈曲支撑构造要求,难于实现。

7.1.5  本条是对楼面平面内无限刚性的要求,因为采用消能减震加固的主要技术措施是在部分柱间设置层间消能支撑,楼层地震惯性力是靠楼板传递至消能支撑,如果楼面不满足无限刚性要求,则会削弱减震效果。

7.1.6  尽可能延后偏心支撑结构中耗能梁的屈服。

# 7.2 计算要点

7.2  计算要点

7.2.1  本条参照《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010规定钢结构的阻尼比,不包含消能器提供的附加阻尼。

7.2.2  本条遵照《建筑抗震鉴定标准》GB 50023-2009第1.0.4条、第1.0.5条规定。

7.2.3  本条遵照现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99规定,是为了保证强连接弱构件原则的实现。

# 7.3 构造要求

7.3  构造要求

Ⅰ  C类建筑

7.3.1  按《建筑抗震鉴定标准》GB 50023-2009第1.0.4条、第1.0.5条规定,C类建筑的抗震构造要求应符合《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010的相关规定。

Ⅱ  A、B类建筑

7.3.2~7.3.9  依据《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99-2015的要求,对A、B类钢结构房屋的构造措施作出规定。

中心支撑长细比不得大于120的要求,在《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010的第8.4.1条中是强制性条文,本规程根据设防烈度情况进行了细化。偏心支撑的耗能段耐疲劳特性不应低于消能器要求,加焊贴板将会增加焊接应力,使得材性变脆;腹板开洞将导致洞口边缘应力集中。

# 8 消能部件连接构造与设计

# 8.1 一般规定

8  消能部件连接构造与设计

8.1  一般规定

8.1.1  消能部件与主体结构的连接,根据消能器的不同可采用不同的连接形式。

8.1.2  通常采用消能减震加固后的建筑能够实现“大震不倒”的性能目标,要满足楼层变形的要求,消能器也需有足够的变形。《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010规定了消能器的极限变形不应小于罕遇地震下消能器位移的1.2倍。对黏滞型消能器还有极限速度的要求,为罕遇地震下消能器最大速度的1.2倍。消能器极限位移和极限速度下对应相应的极限阻尼力。

8.1.3  消能器可以采用法兰、焊接、销轴或高强螺栓等连接方式,当阻尼力较大时,宜采用刚接。

# 8.2 支撑、墙墩设计

8.2  支撑、墙墩设计

8.2.1  现有计算分析中对屈曲约束支撑多按等效处理,并未区分消能器段和连接节点段,因此消能器的计算长度通常取框架轴线全长。屈曲约束支撑设计时,消能段实际长度在有条件情况下宜尽量做长,连接节点部分宜尽量做短,一般情况消能段长度不宜小于轴线长度的60%。消能器产品选型时消能器与连接节点部分串联刚度应与模型中计算刚度保持一致。

8.2.2  支撑、墙墩可根据使用需求采用钢筋混凝土构件或钢构件,相关材质和构造要求应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010、《钢结构设计标准》GB 50017等的相关规定。

# 8.3 节点设计

8.3  节点设计

8.3.1  后锚固板的锚固筋长度无法满足本规范要求时可采用焊接端板、机械锚固等有效的锚固方法处理,具体做法可按照《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ 145-2013执行。

8.3.3  节点混凝土梁柱外包式加固与连接参见图13。

连接消能部件的锚板、锚栓、节点板、连接件等连接构造在消能部件设计承载力范围内应处于正常工作状态,不应出现平面外失稳、局部屈曲、开焊、滑脱、滑移或拔出等破坏。

连接消能器部件的构造措施应符合国家现行标准《混凝土结构设计规范》GB 50010、《钢结构设计标准》GB 50017、《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ 145等的有关规定。

8.3.4  钢框嵌套可参照《建筑结构消能减震设计图集》,常用加固方式如图14所示,附加框架连接时,应符合下列规定:

1  嵌套钢框宜采用现浇混凝土框与混凝土结构连接。

2  现浇混凝土框与现有建筑可采用后锚固抗剪键连接,现有混凝土结构的构件表面应凿毛。

3  后锚固抗剪键可采用后锚固扩底型机械锚栓、特殊倒锥形化学锚栓连接或后锚固锚栓+钢筋混凝土抗剪键。

8.3.5  附加混凝土框架连接方式如图15所示,附加钢框架连接方式如图16所示。

# 9 施工、验收和维护

# 9.1 施工

9  施工、验收和维护

9.1  施工

9.1.1、9.1.2  消能部件由消能器和支撑或连接消能器的构件组成。按照现行国家标准《建筑工程施工质量验收统一标准》GB 50300对分部、分项工程的划分原则,将消能部件工程划分为结构加固分部工程的一个子分部工程进行施工质量验收。

消能部件子分部工程可按不同施工阶段划分相应的分项工程,其中消能部件原材料和成品的进场验收,是指进入消能部件各分项工程实施现场的主要原材料、标准件、成品件或其他特殊定制成品(如消能器等)的进场验收。

消能部件中附加钢结构的制作,可划分为钢零件及钢组件的加工、钢构件组装、组装的焊接连接、紧固件连接、钢构件预拼装、钢构件防腐涂料涂装等六个分项工程。

消能部件安装维护,可划分为消能部件安装、安装和焊接连接、紧固件连接、消能部件防腐防火涂料涂装等四个分项工程。

各阶段的施工作业,应根据具体工程设计情况确定其所含的分项工程。

检验批是分项工程施工质量管理和验收的基本单元,可根据与施工方式一致且便于质量控制的原则划分。消能部件分项工程的检验批,可按主体结构检验批的划分方法确定,例如按楼层、施工流水段、变形缝等划分。

9.1.3  消能器进场验收时应提供产品合格证或产品自检合格报告;监理(建设单位)对消能器的检验内容为:消能器的规格型号、性能参数、制作偏差、外观、包装,以及针对本项工程的具有检测资质的(至少包括CMA检测资质)第三方产品抽检报告。

9.1.4  消能器进场后应由设计单位、施工单位、监理(建设单位)共同确认并委托具有相应资质及检验能力的第三方机构进行抽样检验。

消能器制作是一项专门技术,其采用的材料除钢材、焊接材料和紧固件外,还有油、橡胶及其他黏滞材料,以及摩擦材料、矿质材料、涂料等。因此,产品在进场时各类材料以及消能器成品应具有质量合格证,并注明成品的规格型号、性能参数、制作偏差等,应符合现行行业标准《建筑消能阻尼器》JG/T 209及设计文件的规定。

# 9.3 维护

9.3  维护

为保证消能部件在地震作用下能正常发挥预定功能,确保建筑结构的安全,并为以后工程应用和标准修订积累经验,业主或房产管理部门应在建筑结构使用过程中进行维护管理。

定期检查是由物业部门对消能部件本身及其与建筑物连接的状况进行的正常检查,其目的是力求尽早发现可能的异常以避免消能部件不能正常使用。

消能器达到使用年限后应进行抽样检验,抽样率不小于3%,当检验结果不合格时,应加大一倍数量进行检验,如检验结果仍不合格时,应进行全数检验,并对不合格的消能器进行更换。

# 附录A 钢筋混凝土框架-屈曲约束支撑结构

附录A  钢筋混凝土框架-屈曲约束支撑结构

A.0.1  本节规定的设计方法及要求适用于采用屈曲约束支撑加固超过框架结构适用高度的框架结构。当框架结构高度不超过框架结构最大适用高度,采用屈曲约束支撑加固时,可按本规程第6章相关规定设计。

A.0.2  屈曲约束支撑能承担较大的地震作用,但不及抗震墙,其适用高度不宜超过框架-抗震墙结构。超过最大适用高度的房屋,应进行专门研究和论证,采用有效措施。

A.0.3  乙类建筑抗震设防烈度提高一度确定抗震等级,本规程没有规定时,可取比当前抗震等级高一级的抗震等级;抗震等级高于一级时,取特一级,参见现行行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3相关规定。

A.0.4  本条主要参照混凝土框架-抗震墙结构的要求,将支撑框架在整个结构中的地位类比于混凝土框架抗震墙中的抗震墙。

支撑与框架组成的抗震侧力构件刚度低于混凝土抗震墙,因此适当调低其承担的地震倾覆力矩比例。

A.0.5  屈曲约束支撑-混凝土框架类似混合结构,由于支撑材料为钢材,其阻尼比小于混凝土构件,按能量法,根据两种构件在结构振型应变量中所占比例,确定振型的阻尼比,不同振型,阻尼比不同。当简化估算时,可取0.045。

屈曲约束支撑具有很强的变形性能,中国建筑科学研究院有限公司进行的钢筋混凝土框架+屈曲约束支撑试验表明,屈曲约束支撑能够与框架共同工作,混凝土框架变形达到1/50时,支撑仍能正常工作,因此这是一种两种抗侧力构件共同工作的结构体系,不存二道防线的问题,不需要考虑支撑破坏后结构楼层剪力再分配的问题。其变形也可按框架结构要求。

A.0.6  屈曲约束支撑与混凝土柱的连接应符合本规程第8章相关规定,支撑与混凝土梁柱连接构造不应先于支撑破坏。

A.0.7  本条规定了混凝土框架设计要求。

A.0.8  钢筋混凝土框架结构采用屈曲约束支撑加固,如果支撑数量足够,结合屈曲约束支撑的消能作用,罕遇地震下框架的变形就能够控制在1/120以内,达到性能3的要求,适当降低抗震措施是可行的。实际操作时,可将结构多遇地震下的弹性层间位移角控制在1/800~1/700。

最后更新: 8/23/2021, 10:53:27 PM