加固设计如何避免结构刚度突变（加固设计对自振特性影响）

在加固设计中，结构刚度突变是一个关键问题，因为它可能影响结构的自振特性，为了确保加固后的结构仍然具有良好的动态响应性能，需要对结构进行细致的设计和分析。，在进行加固设计时，应确保新增加的构件或材料与原有结构相适应，以避免刚度突变，这可以通过选择合适的材料和尺寸来实现，以确保新构件与原有结构之间的连接能够有效地传递力和力矩。，应考虑结构的整体性和局部性，这意味着在加固设计过程中，应将整体结构作为一个整体来考虑，以确保新构件不会对整体结构产生不利影响，也要注意到局部结构的特殊性，例如梁、柱等，这些部分的刚度变化可能会对整个结构产生影响。，应采用适当的方法来模拟和预测加固后的结构动态响应，这可以通过有限元分析、振动台试验或其他相关技术来实现，通过这些方法，可以评估加固后的结构是否能够满足设计要求，并确保其在预期的使用条件下具有良好的动态响应性能。

一、遵循规范要求控制刚度比

1. 框架结构
   • 抗规和高规对框架结构刚度比要求一致，即本层刚度应不小于上层的70%及上三层平均值80%的比值。在设计中需按此标准计算和控制各层刚度，避免出现本层刚度突然低于规范要求的情况。若刚度比不满足规范要求，按照从严控制原则，如PKPM软件会取1.25的楼层剪力放大系数，这就要求在加固设计时提前考虑，避免出现需要如此大系数调整的情况，确保刚度渐变。
2. 非框架结构
   • 抗规计算与要求：按照层间剪力与层间位移计算刚度比，要求本层刚度不小于上层的70%及上三层平均值80%的比值。加固设计时需依据此计算方法对结构各层进行评估，保证刚度的平稳过渡，避免加固后某层刚度突变。
   • 高规计算与要求：按层间剪力与层间位移计算刚度比并考虑层高不同的影响，限值按照90%、110%或150%控制。特别是对于底部嵌固端的判断，如在SATWE程序中，嵌固端所在层号为1时才会出现1.5的限值（对于非框架结构底部嵌固层150%的控制），否则按照0.9或1.1判断。对于带地下室结构，地下室顶板嵌固时（嵌固端所在层号为地下室层数 + 1），±0位置按0.9或1.1判断。加固过程中要依据这些规定，保证加固后的结构刚度在不同层之间合理变化，避免突变。

二、从结构体系角度考虑

1. 均匀加固构件
   • 在加固设计时，对结构构件的加固应尽量均匀分布。例如，若只对局部少量构件进行过度加固，可能会导致这些构件刚度突然增大，改变结构刚度分布。应从整体结构体系出发，根据各构件的实际受力和刚度情况，制定合理的加固方案，使加固后的构件刚度均匀变化，确保结构整体刚度不会出现突变。
2. 保持竖向受力构件连续性
   • 抗震加固设计时要保证竖向受力构件连续，这有助于维持结构刚度在竖向的平稳过渡。如果竖向受力构件在加固过程中出现中断或连接不合理的情况，可能会造成刚度传递的不顺畅，进而引发刚度突变。比如在对柱子加固时，要确保加固措施不会破坏柱子与上下结构构件的连接关系，保证力的有效传递，从而避免刚度突变的产生。

三、考虑加固对自振特性的影响

1. 避免地震作用下的不利影响
   • 加固后结构自振特性会改变，可能引起地震作用加大。在加固设计时，要考虑这种变化对结构刚度的影响。如果加固方案导致结构自振周期发生较大改变，可能会使结构在地震作用下的刚度需求发生变化，从而可能引发刚度突变。因此需要通过合理的加固设计，如选择合适的加固材料和方法，使加固后的结构自振特性变化处于合理范围，避免因地震作用变化而导致刚度突变。
2. 减少扭转效应
   • 在加固设计中，增设构件或加强原有构件时，要考虑减少整个结构扭转效应的可能性。因为结构扭转会使结构不同部位受力不均，进而影响刚度分布。如果加固措施不当，可能会加剧扭转效应，导致部分区域刚度突变。应通过合理布置加固构件的位置和数量等方式，减小结构扭转效应，保证结构刚度的均匀性。

四、合理选择加固方法和材料

1. 加固方法的适应性
   • 不同的加固方法对结构刚度的影响不同。例如增大截面加固法会较大幅度增加构件的刚度；而粘贴纤维复合加固法对构件刚度的增加相对较缓和。在加固设计时，要根据结构的实际情况，如结构的受力状态、已有损伤程度等，选择合适的加固方法，避免因加固方法选择不当造成刚度突变。
2. 材料特性的影响
   • 加固材料的特性也会影响结构刚度。比如某些高强度加固材料可能会使加固后的构件刚度提升过快，导致与周边构件刚度不协调。在选择加固材料时，要综合考虑材料的弹性模量、强度等特性，确保加固后的结构刚度能够平稳过渡，避免出现突变情况。

框架结构刚度比控制要点

非框架结构加固设计技巧

抗震加固中竖向构件处理

加固设计对自振特性影响

2023-08-07"