Page 38 - 《振动工程学报》2025年第11期
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                  频繁的地震活动与严重的震后损失已成为中国                          分析；第    4  节为结论与展望。

              面临的重要问题        [1-2] 。在工业和民用建筑中，特别是
              早期未进行抗震设计的老旧建筑，由于初期设计基                            1    外  附  装  配  式  框  架  - 支  撑  减  震  加  固  体  系
              于经验或因设计规范更新，较多已无法满足当前的
              标准要求，相比新建建筑，老旧建筑将面临更高的地                               （1）构造形式与原理
              震破坏风险。因此，对老旧建筑实施减震加固至关                                本文所提出的外附装配式自恢复钢板混凝土框
              重要，减震加固技术已成为改善建筑性能的合理选                            架-支撑加固体系的原理如图             1  所示。这一加固体系
              择与有效途径      [3-5] 。                               主要由外附的预制梁、预制柱、预制支撑以及预应
                  中国《建筑抗震加固技术规程》JGJ 116—2009               [6]  力筋构成，所有构件均可预先制造并在现场组装。
              明确指出，进行结构减震加固时，必须注重提升整体                           外附预制梁和预制柱均为钢板增强的混凝土构件，
              性能，强调“应防止局部加固导致结构的不规则性，                           采用钢板代替传统钢筋，这不仅使得构件具备钢骨
              应从整体综合能力的提升出发”。自                 20  世纪  70  年代   的结构效能，同时也便于连接端部；其钢板在两端沿
              以来，国内外，特别是日本研发了多种外附子结构加                           轴线方向延伸出一定的距离，伸出部分预先开孔，以
              固技术。这种加固方法通过将外附子结构与老旧建                            简化“梁-柱”和“柱-柱”之间的钢板连接。外附预制
              筑连接，实现两者协同工作，从而改善老旧建筑的受                           构件与原有结构通过锚栓进行连接，在预制构件浇
              力机制和破坏模式。与传统的构件加固技术相比，                            筑过程中，需要采用预留管道的方式，以确保锚栓的
              外附子结构加固技术在减震效果上表现优越，其通                            位置。为了增强外附子结构与原结构间的连接性
              过改变结构形式来增强老旧建筑的整体性，使得结                            能，可以使用砂浆填充间隙。预应力筋沿轴线方向
              构承载力与刚度更为均匀            [7-10] 。KURAMOTO  等 [11]  利  穿过外附预制柱，一端的预应力筋锚固于基础底部，
              用外附钢管混凝土框架体系对既有钢筋混凝土房屋                            另一端则锚固在结构顶部，从而形成完整的外附装
              进行加固，结果表明这种框架具备良好的减震性能，                           配式加固体系。
              并显著提升了现有结构的承载能力与位移延性。曲                                （2）技术优势与特点
              哲等  [12]  总结了钢筋混凝土框架外附子结构体系的发                         外附子结构加固技术在提升既有建筑的抗震性
              展趋势，将子结构类型分为强度型、延性型、消能减                           能与耐久性方面展现出显著的优势，其核心在于外
              震型和摇摆型。MIYAZU          等 [13]  提出了一种带有耗能          附子结构与既有结构之间的协同工作性能。首先，
              装置的外附加固框架子结构体系，分析表明，该方法                           外附子结构可以有效地分担既有建筑的荷载，减轻
              在不显著增加结构加速度响应的前提下，能够有效                            其受力状况，提升整体结构的承载能力和安全性。
              防止中低层房屋在强震下的倒塌破坏。WAKITA                   等 [14]  其次，通过精确的设计与施工，外附子结构能够与既
              提出了    T  型梁柱节点，经理论和试验验证后，证实了                     有结构紧密结合，实现力的均匀传递，从而优化结构
              这种节点形式的外附子结构体系加固的有效性，并                            的应力分布，降低脆弱点的风险。此外，该技术在施
              能显著提高既有结构的承载能力。                                   工过程中对原有结构的干扰较小，能够在不影响正
                  现阶段，尽管外附子结构加固技术的性能优势                          常使用的情况下进行加固，保证了施工的灵活性和
              已得到了充分验证，但其在工程中主要采用现浇施                            经济性。外附子结构加固技术通过高效的协同工
              工，工序复杂且质量难以控制。此外，现阶段较多采                           作，增强了建筑物的整体性能，使其能更好地抵御地
              用“以刚克刚”的设计思想，这在一定程度上降低了                           震灾害和长期服役带来的损伤，对于地震多发区的
              该加固技术的优势。因此，对于新型外附子结构加                            既有建筑加固改造具有重要参考意义。

              固体系的构造形式与设计方法仍有待进一步探索。
              基于此背景，本文将外附子结构加固技术与装配式                            2    高  效  数  值  模  拟  方  法
              建造技术相结合，提出了一种外附装配式自恢复钢
              板混凝土框架-支撑加固体系。本文从该外附加固                                目前主流的结构数值分析方法根据建模思路的
              体系的构造机理、整体模型、案例分析三个维度，评                           不同分为两类：基于梁柱杆系单元的分析方法和基
              价了结构加固前/后的动力响应与性能指标，并分析                           于三维实体单元的分析方法。基于梁柱杆系单元的
              了整体结构的宏观加固效果与损伤演化规律。本文                            分析方法通常对细部构造进行了简化或等效处理，
              第  1  节侧重构造，介绍外附装配式减震加固体系的                        这使得建模过程便捷高效；基于三维实体单元的分
              连接与优势；第       2  节侧重模拟，介绍外附装配式减震                  析方法更加细致，但其建模过程复杂且计算时间较
              加固体系的数值模型与验证；第               3  节侧重评估，结合          长。因此，结合装配式结构的独特性，发展一种既精
              案例开展外附装配式减震加固体系的动力灾变响应                            细又高效的数值模拟方法尤为重要。OpenSEES                  是一
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