廣西金固建筑科技有限責任加固公司：阻尼器BRB進行減震加固的案例，并進一步采用SAUSG-RES軟件進行建筑抗震韌性評價，驗證韌性提升效果。
某加固改造項目如圖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構，平立面布置較規則。原設計使用用途為辦公 ， 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）三維軸測圖
抗震設防烈度為8度（0.20g），設計地震分組為第二組， 場地類別為Ⅱ類，場地特征周期為0.4s。原 抗震設防類別為標準設防類（丙類建筑），改造后一層 ～ 三層為幼兒園，抗震設防類別為重點設防類（乙類建筑）。 《建筑工程抗震設防分類標準》（GB 50223-2008）的規定：重點設防類，應按高于本地區抗震設防烈度一度的要求加強其抗震措施。框架柱原抗震等級為二級，改造后 一層 ～ 三層框架柱抗震等級應為一級。 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，從降低結構延性需求的角度來降低構造要求。
在一層～六層X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
按照地震動主方向反應譜在前三周期點與規范反應譜接近的原則，選取一組有代表性的人工模擬地震動加速度時程曲線（本文僅選取一組地震動作為示例，實際加固方案要按規范要求選取多組地震動）。考慮雙向地震作用，設X向為主方向，主方向峰值加速度為400 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。進行非線性動力時程分析，層間位移角如圖3所示。
圖3 加固后層間位移角
可見，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《消能減震加固技術規程》（T/CECS 547-2018）第 6.3.6條規定“罕遇地震下最大層間位移角為2.0△u～4.0△u時，B、C類鋼筋結構混凝土房屋可按常規設計的有關規定降低一度且不低于6度采用，A類鋼筋結構混凝土房屋應按A類房屋構造措施采用”，構造措施可降低一度，即采用現有構造措施即可滿足要求。
按照地震動主方向反應譜在前三周期點與規范反應譜接近的原則，選取1組人工模擬加速度時程曲線和29組實際強震記錄進行加固前模型和加固后模型設防烈度下的非線性動力時程分析。選取1組人工模擬地震動，是因為人工模擬地震動反應譜與規范反應譜接近，分析得到的構件損傷狀態具有代表性，可作為討論構件損傷狀態的示例工況。考慮雙向地震作用，設X向為主方向，主方向峰值加速度為400 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。進行8度罕遇地震作用下的韌性評價。
（1）構件性能評價
以人工模擬地震動為例，查看加固前和加固后的構件性能水平如圖4示，統計梁、柱各性能水平構件數量如表1所示。
（a）加固前
（b）加固后
表1 加固前后構件性能對比
可見，加固后，設防烈度8度罕遇地震作用下，防屈曲支撐都進入了屈服階段，很好地保護了主體結構，梁、柱損壞程度大大減輕，結構總體性能大幅改善。
（2）韌性評價
根據加固前和加固后30組地震動作用下結構構件損傷狀態，按《建筑抗震韌性評價標準》（GB /T 38591-2020）統計結構構件修復費用及修復時間，如圖5所示。由于人員傷亡率較低，暫不統計。可見：在30組地震動作用下，加固后修復費用、修復時間均比加固前小；且修復費用、修復時間越大，加固后修復費用、修復時間降低就越多。
圖5 30組地震動韌性評價指標
提取結構構件損傷狀態組裝原始樣本矩陣，矩陣每行表示一次時程分析的結果，每列表示一個構件的損傷狀態，矩陣的規模是30×877。 采用FEMA P-58 方法對原始樣本矩陣進行擴充，產生1000個模擬樣本。按《建筑抗震韌性評價標準》（GB /T 38591-2020）統計1000個模擬樣本的結構構件的修復費用、修復時間及人員傷亡指標。
繪制加固前和加固后結構構件1000個模擬樣本的修復費用、修復時間散點圖，將修復費用、修復時間區間劃分為30組，統計落在各組的頻數，繪制概率密度圖并用對數正態分布曲線擬合，如圖6和圖7所示。
（a）加固前
（b）加固后
圖6 加固前后修復費用概率分析
（a）加固前
（b）加固后
統計加固前和加固后結構在8度罕遇地震作用下的修復費用和修復時間指標均值、對數標準差和84%分位值，并計算置信水平為0.95的84%保證率的修復費用和修復時間指標置信上限，如表2所示。
表2 加固前后韌性評價指標對比
可見，加固后結構抗震韌性大幅提升，具有較好的經濟效益。
（1）在既有建筑由于國家規定、規范、設計標準、地震動參數區劃圖的修訂或建筑功能的改變（如丙類建筑改乙類建筑）引起的大量構件構造措施不滿足要求時，可考慮采用減震方案進行加固，降低結構彈塑性層間位移角需求，進而達到降低構造措施的目標，可大大減少加固量。
（2）SAUSG-JG建筑結構加固性能化設計軟件可以導入PKPM建立的各種加固構件，包括粘貼鋼板、外貼型鋼、增大截面、置換混凝土等，建立或導入隔震支座、阻尼器單元，準確快速地計算結構彈塑性層間位移角，判斷結構能否降低抗震構造措施。
（3）SAUSG-RES建筑結構抗震韌性評價軟件可以給出震后修復費用、修復時間、人員傷亡等數據圖表，并可一鍵生成建筑抗震韌性評價報告，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實現建筑抗震韌性提升最大化的目標。責任編輯：http://www.yaasoo.cn/
