[发明专利]抗震加固结构的设计分析方法和存储介质

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于管道支架的抗震加固结构的设计分析方法，该管道支架用于支撑例如天然气(LGN)储存设备厂中的能量输送管道，还涉及一种存储程序模块的存储介质，用于使计算机运行分析。

背景技术

人类已经承受了严重的地震灾害。在最近的几年内，发生在日本的大Hanshin-Awaj地震，发生在土耳其的Izmit地震和发生在台湾的Chichi地震，以及类似的地震等均已破坏了公用事业的生命线。尤其是，在日本的Hanshin-Awai地震中，需要三天来恢复供电和几个月来恢复城市用气。这就使人们意识到对于公用事业的安全进行全面研究是必要的。最近，鉴于例如在日本的Hanshin-Awaj地震中造成的对高速公路的破坏所带来的教训，已经有人在假设建筑物会承受更大的地震灾害的条件下，研究了各种抗震加固方法，来提高建筑物在地震情况下的强度，包括按照老的抗震设计标准建造的建筑物和构筑物。

例如，作为对于现存的钢框架钢筋混凝土结构的抗震加固方法，已经有人提出包括使钢筋与浇注的混凝土很好地握裹来提高柱构件的强度的方法，和用钢板加强柱构件的设计方法，以及类似的方法等等。

然而，在传统的应用于管道支架和类似物的设计操作中，直到管道支架最终超出我们考虑的范围而破坏，对构件例如梁、柱或者支撑的选择不是采用极限载荷(实际强度)进行的。也就是说，对于结构和其承受外力之间的关系来说，所选择的构件有时具有足够的强度，有时没有足够的强度，在设计阶段没有反映出定量的估价。

作为一个用于支架结构的传统的抗震加固方法中存在的问题是，当通过将加强板与位于钢柱下端的柱与梁之间的节点部分相连接，或者通过浇注钢筋混凝土柱脚而使钢柱柱基与基础刚性地进行连接时，柱基支座由铰支支座改变为固定支座，剪力或者弯矩通过位于柱基和加强板之间或者钢筋混凝土的新的连接传递到基础。传递到基础的剪力或者弯矩随着地震力大小的增加而增大。因此，如果钢柱柱基与基础是刚性连接的话，基础本身不能承受高于其允许应力强度的应力，从而会破坏。

传统的用于基础的强度设计能够确保具有抵抗轴向力(一种沿构件的轴向作用的载荷)的足够的安全系数，但是抵抗弯矩的安全系数与抵抗轴力的安全系数相比较来说却没有足够的富余。因此，当基础的允许应力有一些富余时，最好采用将一块盖板施加于柱或者梁来进行加固的抗震加固方法。然而，当基础的允许应力的设计只有很小的余地时，简单地采用盖板来加固柱或者梁的方法不是最好的选择。

在传统的管道支架的设计中，直到管道支架最终超出我们考虑的范围而破坏，对构件例如梁、柱或者支撑的选择不是采用极限载荷(实际强度)来进行的。也就是说，对于支架结构和其承受的载荷之间的关系来说，所选择的构件有时具有足够的强度，有时没有足够的强度，在设计阶段，直至整个管道支架破坏，并没有反映出对于载荷条件和构件选择的定量估价。

另外，在结构设计中，对于管道支架的极限载荷进行定量估价很重要，通过抗震加固扩展弹性区和塑性变形区，从而可以提高管道支架的抗震性能。然而，对这些因素进行定量估价很困难，这种估价也是基于设计人员的经验得出的。

发明内容

在本发明中，作为一种抗震加固方法，在加强支承于管道支架的基础上的柱构件的基座时，通过混凝土柱脚构件来加强，采用混凝土柱脚的柱构件的抗震加固结构来加固管道支架，其中在柱基和混凝土柱脚构件之间设置减震部件，在基础中由外力产生的弯矩通过减震部件减小，从而使该弯矩几乎不会传递到基础，减小了基础构件所分担的弯矩。

本发明的目的是提供一种以延性系数比为基础的估价载荷度的设计分析方法，该载荷能够由具有采用混凝土柱脚的抗震加固结构的管道支架来平衡，定量地获得作为管道支架的构件的每一根柱、梁或者支撑的体现载荷增加的载荷系数(地震烈度)和允许应力强度比(σ/f)之间的关系，由所给定的设计条件来确定每一构件或者整个结构破坏的极限载荷，并且提供一种存储程序模块的存储介质，用于使计算机运行分析。

为了达到上述目的，按照本发明的抗震加固结构的设计分析方法和存储介质的主要特征如下。

也就是说，一种抗震加固结构的设计分析方法，其特征在于包括：

选择步骤，根据构件的允许应力强度比对抗震加固结构的构件进行选择；

延性系数比的调整(set)步骤，调整允许作为所选择构件的抗震加固的变形放大率的延性系数比；

载荷系数计算步骤，以所调整的延性系数比为基础，计算在塑性范围内作用于所选择的构件上的载荷的增加；