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根据我国2008年新修订的《建筑抗震设防分类标准》,大量现役建筑,尤其作为应急避难场所的各级防灾应急指挥中心、城乡幼儿园、中小学建筑等,必须进行抗震加固;2009年全国中小学校舍安全工程也正式启动。但由于现有的加固方法无法满足这些建筑的特殊要求,即尽量避免加固施工影响其正常使用,所以有人提出了新的加固方法——附加子结构法。这种新方法虽已在国外实际工程中有所应用,但尚未见较细致的加固方案对比研究,而加固方案的优劣与安全性和经济性直接相关,此研究已极为迫切,为此提出本课题,为以后的方案选择提供一定的参考依据。 本文以一个简单的一榀单跨三层钢框架为基本结构,分别对其进行了两种形式的底层内加固和四种形式的底层体外加固,以主体结构构件内力、绝对侧移、层间位移、层间位移角等为指标,Pushover分析各种加固方法对主体结构抗震性能的影响。结果表明,相比原结构的底层层间位移角,内加K型钢支撑使其减小52.2%,外加纯钢框架使其减小53.3%,外加K型钢支撑则使其减小70.6%。可见,外加固优于内加固;另外研究表明,虽外加纯钢框架比外加K型钢支撑的减幅小,但却使得新结构整体内力分布更加均匀,附加子构件也较能得到有效利用。 本文在以上研究的基础上,又针对外加纯钢框架的梁跨度和柱截面惯性矩对主体结构力学性能的影响进行了进一步研究。结果表明外加梁跨度在80in(2032mm)左右时,主体结构层间位移角等最小,且底层不出现塑性铰的同时外加子结构塑性铰数量最多;柱截面惯性矩则对主体结构的力学性能影响不显著。例如外加梁跨度在80in(2032mm)下的底层层间位移角,当I=1832.92in4(76291.79cm4)时为0.001368,当I=933.39in4(38850.77cm4)时为0.001520,且结构整体塑性铰也无明显变化,因此需根据具体情况选择柱截面。