结构性能化加固理论分析与研究

陈涛 尹俊峰

摘要：新的抗震规范提出了结构性能化设计，既丰富了结构的设计也为结构的加固提出了新的方向。结构的性能化加固的具体控制指标，可分为结构的加速度、层间位移和最大位移，而这些指标的表现是按照结构的自身特性来分来，结构的自身的质量和刚度表现情况，因此本文研究主要对象为结构的质量刚度比，分析结构的质量刚度比与结构的目标性能之间的关系，进而选择最合适的加固方式

关键词：抗震、性能化加固、加速度、层间位移

1、性能化加固的提出

如今国内外抗震设计是以其结构承载力为目的的多目标多层次的设计方向，利用在三水平设防和防倒塌的构造措施等控制建筑物，达到50年一遇的地震作用（“小震”）下不坏，475年一遇的地震作用（“中震”）下可修和在600年左右一遇地震作用（“大震”）下不倒的目标。这样的设计目标能够保证建筑物没有倒塌进而保障生命安全，但其破坏造成直接的或是间接经济及其他方面的损失，为了满足各类建筑物的不同使用要求，对建筑物结构的地震反应需要更具体化的性能目标来控制[1]。

2010年12月1日，实施了《建筑抗震设计规范》GB50011-2010，新的抗震设计规范指出：建筑的抗震性能化设计立足于抗震承载力和变形能力这两方面的综合考虑，具有很强的针对性和灵活性。针对不同工程的需要和可能。在对既有结构加固中，对整个结构，或是对某些部位或关键构件，灵活运用各种措施达到预期的抗震性能目标，以提高抗震安全性或满足使用功能的特殊要求[2]。

2、性能化加固背景与分类

2.1原有加固方式与性能化加固的对比

原有加固方式的设计目标为：针对结构个别构件破坏、特殊的使用要求或是施工不当等方面造成的现有结构的承载力不能满足使用要求的建筑物构件的加固方式，其根本目的为提高结构的承载力。

性能化加固的的设计目标为：针对结构的使用要求，以结构的位移、层间位移和加速度等为具体控制指标，对不满足指标的建筑物进行加固，其根本目的为满足结构的使用要求。

原有的加固方式与性能化加固最根本的不同在于出发点不同，原有加固是针对结构的承载力，而现在的性能化加固是针对结构的使用要求的不同。

2.2、加固的具体方式

现有的具体的加固方式主要分为：

1）增大构件截面尺寸：增大构件受力面积的方式来提高结构的承载力的水平。

2）增设构件：采用增加构件的方式来对即有结构不能满足使用要求或是承载力要求构件进行补强加固。

3）改变传力路径：主要采取的方式为增设刚支撑的方式进行加固。

4）增加阻尼：利用阻尼器给结构提供附加阻尼与附加刚度。

5）隔震：设置隔震支座降低结构地震作用效应。

从力学的角度统计和归纳可以分为增加刚度，减小刚度，增加阻尼和隔震四种方式。

3、性能化加固方式的选取

3.1、质量刚度比与性能指标的概念及相关系数

质量刚度比：在地震作用下，结构地震作用效应主要通过结构的层间质量和层间刚度来反应，因此归纳出质量刚度比（M/K）这个系数来对结构的进行分析。

性能指标：结构的地震作用层间加速度，层间位移和最大位移三个指标来控制。

结合底部剪力法的分析方式将研究区段划分为：