一
工程概况
本工程位于吉林省吉林市，抗震设防烈度7度，设计基本地震加速度峰值为0.1g，设计地震分组为第一组，Ⅱ类场地，场地特征周期0.35s。采用混凝土框架结构形式，楼层数为6层，建筑高度为22.7m。原建筑属于标准设防类，使用功能发生改变，变更为儿童医院，由标准设防类变为重点设防类，后续使用年限为50年，C类建筑。吉林市建筑设计院有限责任公司采用屈曲约束支撑（简称BRB）加固方式进行了加固设计。
图1-1 工程三维pkpm模型
二
工程设计
2.1
设计主要依据和资料
（1）《建筑抗震设防分类标准》（GB50223－2008）；
（2）《建筑结构荷载规范》（GB50009－2012）；
（3）《建筑结构可靠性设计统一标准》（GB50068－2018）；
（4）《建筑抗震设计规范》（GB 50011－2010）（2016版）；
（5）《建筑消能减震加固技术规程》（T/CECS547-2018）；
（6）《混凝土结构设计规范》（GB50010－2010）（2015版）；
（7）《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2011）；
（8）《建筑消能减震技术规程》（JGJ297-2013）；
（9）《建筑结构消能减震（振）设计》（09SG610-2）;
（10）《中国地震动参数区划图》GB18306-2015。
2.2
结构分析与设计软件的选用
采用PKPM-JZ进行减震结构的建模与分析设计，根据《建筑消能减震技术规程》4.1.2条，使用复振型分解反应谱法、FNA快速非线性时程分析法进行多遇、罕遇地震作用的计算分析和设计，使用EPDA程序进行罕遇地震下的非线性时程分析分析确定弹塑性位移角。对于消能子结构的设计，《建筑消能减震加固技术规程》3.4.3条要求满足罕遇地震极限承载力的要求，PKPM-JZ能进行小震弹性、大震极限承载力的包络设计。
三
减震设计
3.1
抗震等级的确定
根据《建筑消能减震加固技术规程》6.1.3条，乙类建筑可按规定提高一度确定其抗震等级。《建筑消能减震加固技术规程》6.3.6条规定，罕遇地震下最大层间位移角为2.0△Ue ~ 4.0△Ue时， C类钢筋混凝土结构房屋可按常规设计的有关规定降低一度。使用EPDA程序进行三条满足选波条件的地震波罕遇地震下弹塑性层间位移角计算，位移角最大值为1/209，满足6.3.6条降低一度的要求。综上，框架结构的抗震等级保持不变为三级。
3.2
消能子结构地震影响系数最大值的确定
《建筑消能减震加固技术规程》3.4.3规定，消能子结构设计时，乙类建筑地震作用效应提高一度要求计算。在PKPM软件【分析和设计参数补充定义】-【性能包络】-【大震地震影响系数最大值】中进行修改，由0.5提高到0.9，详见图3.4-2。
3.3
防屈曲支撑的参数和布置
PKPM软件实现阻尼器参数化的方式建模，简便快捷地输入各类BRB支撑的物理参数，有效刚度和有效阻尼程序可以通过迭代计算确定。
图3-3 BRB布置建模图
3.4
减震参数设置
总信息参数设置，可以通过设置附加阻尼比折减系数考虑施工安装偏差等不可控因素的不利影响。勾选同时计算无阻尼器模型，程序能进行无阻尼器子模型的计算，生成减震计算书，进行有无阻尼器模型周期、层间位移角、楼层剪力等参数的对比。
图3.4-1 减震参数设置
图3.4-2 性能包络参数设置
3.5
结构大震极限承载力
消能子结构大震极限承载力性能目标的指定和多模型的生成。
图3.5-1 指定构件大震极限承载力性能目标
图3.5-2 多模型包络设计
四
结构分析与计算
4.1
多遇地震作用下BRB的受力分析和附加阻尼
《建筑消能减震加固技术规程》3.2.1规定多遇地震作用下，金属消能器不宜进入屈服状态，仅提供刚度。PKPM软件弹性时程分析补充验算可以查看多遇地震作用下阻尼器滞回曲线。在小震有阻尼子模型文件夹中DAMP_EX.OUT、DAMP_EY.OUT、DAMP_HIS.OUT文件里可以查看复振型分解反应谱法下X、Y向总的阻尼比和各条地震波时程分析下的阻尼器附加阻尼比。BRB支撑滞回曲线处于弹性阶段，未进入塑性耗能阶段，附加阻尼比是0，符合规范3.2.1的要求。
图4.1-1 多遇地震BRB滞回曲线
图4.1-2 多遇地震下反应谱法的X向总阻尼比和时程分析法的附加阻尼比
4.2
罕遇地震作用下BRB的受力分析和附加阻尼
罕遇地震作用下BRB支撑的极限位移和极限阻尼力是选择产品的重要参数，可从PKPM大震子模型的FNA非线性时程分析的滞回曲线中得到。也可参考其他大震弹塑性软件的分析结果。在大震有阻尼子模型文件夹中DAMP_EX.OUT、DAMP_EY.OUT、DAMP_HIS.OUT文件里可以查看反应谱法下X、Y向总的阻尼比和各条地震波FNA非线性时程分析下阻尼器的附加阻尼比。
图4.1-1 罕遇地震BRB滞回曲线
图4.2-2 罕遇地震FNA非线性时程分析法的附加阻尼比
4.3
多遇地震＆罕遇地震
增加BRB支撑后，层间位移角得到了有效控制，小震下的弹性位移角和大震下的弹塑性位移角明显减小。减震结构罕遇地震作用下层间位移角取三条波的包络结果，弹塑性位移角最大值为1/209，可以满足规范2.0△Ue ~ 4.0△Ue的要求，可以降低一度来确定抗震等级。
图4.3-1 多遇地震和风荷载作用下弹性位移角
图4.3-1罕遇地震作用下的弹塑性位移角
4.4
消能子结构的加固设计
消能子结构需要满足大震极限承载力的要求，消能子结构的梁和柱原有的配筋不足，使用了粘贴钢板法进行加固设计。主模型配筋结果是小震有阻尼器子模型和大震极限承载力有阻尼器子模型的包络结果，使用等强代换原则折算出粘贴钢板的厚度，并按照《建筑消能减震加固技术规程》6.4.5节考虑0.7倍的折减系数。
图4.4主模型的包络配筋结果
五
小结
1、BRB支撑由工作段、连接段、过渡段三部分组成，传统的等效斜杆截面常常是按照工作段的截面来选择，无法正确反应BRB支撑的实际刚度。PKPM减震模块能准确的输入BRB支撑产品初始刚度、屈服力和屈服后刚度比。
2、布置BRB阻尼器后结构的层间位移得到有效控制，罕遇地震下最大层间位移角为满足2.0△Ue ~ 4.0△Ue时， C类钢筋混凝土结构房屋可按常规设计的有关规定降低一度来确定抗震等级。
3、PKPM软件能迭代确定等效阻尼与等效刚度，当确定性能目标后可以采用基于等效线性化的性能设计方法，进行构件配筋的包络计算，为消能子结构的设计提供了极大的便利。
