加固設計如何避免結構剛度突變（加固設計對自振特性影響）
在加固設計中，結構剛度突變是一個關鍵問題，因為它可能影響結構的自振特性，為了確保加固后的結構仍然具有良好的動態響應性能，需要對結構進行細致的設計和分析。，在進行加固設計時，應確保新增加的構件或材料與原有結構相適應，以避免剛度突變，這可以通過選擇合適的材料和尺寸來實現，以確保新構件與原有結構之間的連接能夠有效地傳遞力和力矩。，應考慮結構的整體性和局部性，這意味著在加固設計過程中，應將整體結構作為一個整體來考慮，以確保新構件不會對整體結構產生不利影響，也要注意到局部結構的特殊性，例如梁、柱等，這些部分的剛度變化可能會對整個結構產生影響。，應采用適當的方法來模擬和預測加固后的結構動態響應，這可以通過有限元分析、振動臺試驗或其他相關技術來實現，通過這些方法，可以評估加固后的結構是否能夠滿足設計要求，并確保其在預期的使用條件下具有良好的動態響應性能。
一、遵循規范要求控制剛度比
- 框架結構
- 抗規和高規對框架結構剛度比要求一致，即本層剛度應不小于上層的70%及上三層平均值80%的比值。在設計中需按此標準計算和控制各層剛度，避免出現本層剛度突然低于規范要求的情況。若剛度比不滿足規范要求，按照從嚴控制原則，如PKPM軟件會取1.25的樓層剪力放大系數，這就要求在加固設計時提前考慮，避免出現需要如此大系數調整的情況，確保剛度漸變。
- 非框架結構
- 抗規計算與要求：按照層間剪力與層間位移計算剛度比，要求本層剛度不小于上層的70%及上三層平均值80%的比值。加固設計時需依據此計算方法對結構各層進行評估，保證剛度的平穩過渡，避免加固后某層剛度突變。
- 高規計算與要求：按層間剪力與層間位移計算剛度比并考慮層高不同的影響，限值按照90%、110%或150%控制。特別是對于底部嵌固端的判斷，如在SATWE程序中，嵌固端所在層號為1時才會出現1.5的限值（對于非框架結構底部嵌固層150%的控制），否則按照0.9或1.1判斷。對于帶地下室結構，地下室頂板嵌固時（嵌固端所在層號為地下室層數 + 1），±0位置按0.9或1.1判斷。加固過程中要依據這些規定，保證加固后的結構剛度在不同層之間合理變化，避免突變。
二、從結構體系角度考慮
- 均勻加固構件
- 在加固設計時，對結構構件的加固應盡量均勻分布。例如，若只對局部少量構件進行過度加固，可能會導致這些構件剛度突然增大，改變結構剛度分布。應從整體結構體系出發，根據各構件的實際受力和剛度情況，制定合理的加固方案，使加固后的構件剛度均勻變化，確保結構整體剛度不會出現突變。
- 保持豎向受力構件連續性
- 抗震加固設計時要保證豎向受力構件連續，這有助于維持結構剛度在豎向的平穩過渡。如果豎向受力構件在加固過程中出現中斷或連接不合理的情況，可能會造成剛度傳遞的不順暢，進而引發剛度突變。比如在對柱子加固時，要確保加固措施不會破壞柱子與上下結構構件的連接關系，保證力的有效傳遞，從而避免剛度突變的產生。
三、考慮加固對自振特性的影響
- 避免地震作用下的不利影響
- 加固后結構自振特性會改變，可能引起地震作用加大。在加固設計時，要考慮這種變化對結構剛度的影響。如果加固方案導致結構自振周期發生較大改變，可能會使結構在地震作用下的剛度需求發生變化，從而可能引發剛度突變。因此需要通過合理的加固設計，如選擇合適的加固材料和方法，使加固后的結構自振特性變化處于合理范圍，避免因地震作用變化而導致剛度突變。
- 減少扭轉效應
- 在加固設計中，增設構件或加強原有構件時，要考慮減少整個結構扭轉效應的可能性。因為結構扭轉會使結構不同部位受力不均，進而影響剛度分布。如果加固措施不當，可能會加劇扭轉效應，導致部分區域剛度突變。應通過合理布置加固構件的位置和數量等方式，減小結構扭轉效應，保證結構剛度的均勻性。
四、合理選擇加固方法和材料
- 加固方法的適應性
- 不同的加固方法對結構剛度的影響不同。例如增大截面加固法會較大幅度增加構件的剛度；而粘貼纖維復合加固法對構件剛度的增加相對較緩和。在加固設計時，要根據結構的實際情況，如結構的受力狀態、已有損傷程度等，選擇合適的加固方法，避免因加固方法選擇不當造成剛度突變。
- 材料特性的影響
- 加固材料的特性也會影響結構剛度。比如某些高強度加固材料可能會使加固后的構件剛度提升過快，導致與周邊構件剛度不協調。在選擇加固材料時，要綜合考慮材料的彈性模量、強度等特性，確保加固后的結構剛度能夠平穩過渡，避免出現突變情況。
框架結構剛度比控制要點
非框架結構加固設計技巧
抗震加固中豎向構件處理
加固設計對自振特性影響
2023-08-07"
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