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本文探讨对既有结构进行性能化加固,以质量刚度比为结构的研究对象,根据结构的加速度、层间位移和最大位移三个性能控制指标超标情况,进行抗震加固。
利用结构动力学理论,结合新抗震规范的研究推导方式,将结构的性能指标与结构的质量刚度比建立起联系,假定结构的每层的质量刚度比为一定值,利用相当质量相当刚度的方法,将质量刚度比简化引入结构的周期中,再根据抗震规范中的底部剪力法,分析三个性能指标随着质量刚度比的变化规律,总结出相应的公式。既有结构对应着其相应的质量刚度比,根据以上的推导公式,我们可以预先简化的计算出结构的三个性能指标的数值情况,比较业主提供的相应的控制指标,选择出超标的性能指标,根据对应的情况选择加固方式。
本文推导出的公式属于概括性的总结分析方式,利用迈达斯结构分析软件,针对公式的实用性和广泛应用性,从三个方面对结构进行分析:
1)质量刚度比一定,楼层数目在公式中的表现情况。
2)楼层数目一定,质量刚度比不同,在各个周期下公式的表现情况。
3)质量刚度比一定,层高不同下性能指标的表现情况。
分析结果表明:
1)随着楼层数目增大,地震剪力分配系数β(i)、质点质量等效系数θ和周期转换系数(Ψ)n这三个系数随着增大,相应的性能指标也相应的增大,表明楼层数越大结构的地震作用效果越明显。
2)楼层数目一定,消除了质点数目对分析的影响。在A和B区段内,三个性能指标基本符合公式变化规律,C和D区段内由于假设条件和分析方法的限制,存在些偏差,基本符合公式的变化规律。
3)原有思维方式理解,层高对结构的地震作用效应有很大影响,而在此文中结构的层高对性能指标没有影响,层高的表现情况融入结构的质量刚度比中,性能指标只与结构的质量刚度比有关。
根据以上的分析,在结构所处的客观条件(场地类型,地震分组,特征周期等)一定的情况下,结构的性能指标与结构的质量刚度比和楼层数目有关,对于原有考虑条件(层高、质量、构件的布置)都表现在质量刚度比中,对应的结构的质量刚度比和楼层数目根据本文的简化公式计算出相应的性能指标,得到结构的性能指标超标情况,进而选择最合适的加固方式,比如增加抗震墙、增加阻尼器、设置隔震支座等。