專利名稱：抗震加固結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析方法和存儲(chǔ)介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于管道支架的抗震加固結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析方法，該管道支架用于支撐例如天然氣(LGN)儲(chǔ)存設(shè)備廠中的能量輸送管道，還涉及一種存儲(chǔ)程序模塊的存儲(chǔ)介質(zhì)，用于使計(jì)算機(jī)運(yùn)行分析。
例如，作為對(duì)于現(xiàn)存的鋼框架鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震加固方法，已經(jīng)有人提出包括使鋼筋與澆注的混凝土很好地握裹來提高柱構(gòu)件的強(qiáng)度的方法，和用鋼板加強(qiáng)柱構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法，以及類似的方法等等。
然而，在傳統(tǒng)的應(yīng)用于管道支架和類似物的設(shè)計(jì)操作中，直到管道支架最終超出我們考慮的范圍而破壞，對(duì)構(gòu)件例如梁、柱或者支撐的選擇不是采用極限載荷(實(shí)際強(qiáng)度)進(jìn)行的。也就是說，對(duì)于結(jié)構(gòu)和其承受外力之間的關(guān)系來說，所選擇的構(gòu)件有時(shí)具有足夠的強(qiáng)度，有時(shí)沒有足夠的強(qiáng)度，在設(shè)計(jì)階段沒有反映出定量的估價(jià)。
作為一個(gè)用于支架結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)的抗震加固方法中存在的問題是，當(dāng)通過將加強(qiáng)板與位于鋼柱下端的柱與梁之間的節(jié)點(diǎn)部分相連接，或者通過澆注鋼筋混凝土柱腳而使鋼柱柱基與基礎(chǔ)剛性地進(jìn)行連接時(shí)，柱基支座由鉸支支座改變?yōu)楣潭ㄖё?，剪力或者彎矩通過位于柱基和加強(qiáng)板之間或者鋼筋混凝土的新的連接傳遞到基礎(chǔ)。傳遞到基礎(chǔ)的剪力或者彎矩隨著地震力大小的增加而增大。因此，如果鋼柱柱基與基礎(chǔ)是剛性連接的話，基礎(chǔ)本身不能承受高于其允許應(yīng)力強(qiáng)度的應(yīng)力，從而會(huì)破壞。
傳統(tǒng)的用于基礎(chǔ)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)能夠確保具有抵抗軸向力(一種沿構(gòu)件的軸向作用的載荷)的足夠的安全系數(shù)，但是抵抗彎矩的安全系數(shù)與抵抗軸力的安全系數(shù)相比較來說卻沒有足夠的富余。因此，當(dāng)基礎(chǔ)的允許應(yīng)力有一些富余時(shí)，最好采用將一塊蓋板施加于柱或者梁來進(jìn)行加固的抗震加固方法。然而，當(dāng)基礎(chǔ)的允許應(yīng)力的設(shè)計(jì)只有很小的余地時(shí)，簡(jiǎn)單地采用蓋板來加固柱或者梁的方法不是最好的選擇。
在傳統(tǒng)的管道支架的設(shè)計(jì)中，直到管道支架最終超出我們考慮的范圍而破壞，對(duì)構(gòu)件例如梁、柱或者支撐的選擇不是采用極限載荷(實(shí)際強(qiáng)度)來進(jìn)行的。也就是說，對(duì)于支架結(jié)構(gòu)和其承受的載荷之間的關(guān)系來說，所選擇的構(gòu)件有時(shí)具有足夠的強(qiáng)度，有時(shí)沒有足夠的強(qiáng)度，在設(shè)計(jì)階段，直至整個(gè)管道支架破壞，并沒有反映出對(duì)于載荷條件和構(gòu)件選擇的定量估價(jià)。
另外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)于管道支架的極限載荷進(jìn)行定量估價(jià)很重要，通過抗震加固擴(kuò)展彈性區(qū)和塑性變形區(qū)，從而可以提高管道支架的抗震性能。然而，對(duì)這些因素進(jìn)行定量估價(jià)很困難，這種估價(jià)也是基于設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)得出的。
本發(fā)明的目的是提供一種以延性系數(shù)比為基礎(chǔ)的估價(jià)載荷度的設(shè)計(jì)分析方法，該載荷能夠由具有采用混凝土柱腳的抗震加固結(jié)構(gòu)的管道支架來平衡，定量地獲得作為管道支架的構(gòu)件的每一根柱、梁或者支撐的體現(xiàn)載荷增加的載荷系數(shù)(地震烈度)和允許應(yīng)力強(qiáng)度比(σ/f)之間的關(guān)系，由所給定的設(shè)計(jì)條件來確定每一構(gòu)件或者整個(gè)結(jié)構(gòu)破壞的極限載荷，并且提供一種存儲(chǔ)程序模塊的存儲(chǔ)介質(zhì)，用于使計(jì)算機(jī)運(yùn)行分析。
為了達(dá)到上述目的，按照本發(fā)明的抗震加固結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析方法和存儲(chǔ)介質(zhì)的主要特征如下。
也就是說，一種抗震加固結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析方法，其特征在于包括選擇步驟，根據(jù)構(gòu)件的允許應(yīng)力強(qiáng)度比對(duì)抗震加固結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進(jìn)行選擇；延性系數(shù)比的調(diào)整(set)步驟，調(diào)整允許作為所選擇構(gòu)件的抗震加固的變形放大率的延性系數(shù)比；載荷系數(shù)計(jì)算步驟，以所調(diào)整的延性系數(shù)比為基礎(chǔ)，計(jì)算在塑性范圍內(nèi)作用于所選擇的構(gòu)件上的載荷的增加；計(jì)算步驟，計(jì)算在塑性范圍內(nèi)相應(yīng)于載荷的增加的允許應(yīng)力強(qiáng)度比；以及確定步驟，當(dāng)將所計(jì)算的允許應(yīng)力強(qiáng)度比限定為最大值時(shí)，確定在塑性范圍內(nèi)相應(yīng)的載荷增加為所選擇的構(gòu)件破壞時(shí)的極限載荷。
在該抗震加固結(jié)構(gòu)的分析方法中，允許應(yīng)力強(qiáng)度比的最大值最好為1.0。
在該抗震加固結(jié)構(gòu)的分析方法中，在該抗震加固結(jié)構(gòu)中，在柱構(gòu)件的基礎(chǔ)與采用混凝土柱腳的加強(qiáng)構(gòu)件之間設(shè)置有減震部件的抗震加構(gòu)的延性系數(shù)比最好不小于3.0。
在該抗震加固結(jié)構(gòu)的分析方法中，在選擇步驟中，最好將由抗震加固結(jié)構(gòu)支承的物體的載荷用作構(gòu)件選擇的一個(gè)條件。
在該抗震加固結(jié)構(gòu)的分析方法中，在確定步驟中，對(duì)于由多種類型的構(gòu)件形成的抗震加固結(jié)構(gòu)，將所確定的單個(gè)構(gòu)件的極限載荷進(jìn)行比較，并且將其中最小的極限載荷值確定為該抗震加固結(jié)構(gòu)的極限載荷值。
在該抗震加固結(jié)構(gòu)的分析方法中，在確定步驟中，最好是，對(duì)于由主要構(gòu)件和用于加強(qiáng)主要構(gòu)件的加強(qiáng)件形成的抗震加固結(jié)構(gòu)，將所確定的單個(gè)構(gòu)件的極限載荷進(jìn)行比較，當(dāng)主要構(gòu)件的極限載荷大于加強(qiáng)件的極限載荷時(shí)，則將主要構(gòu)件的極限載荷確定為該抗震加固結(jié)構(gòu)的極限載荷。
在該抗震加固結(jié)構(gòu)的分析方法中，最好是，主要構(gòu)件包括梁或者柱構(gòu)件，加強(qiáng)件包括支撐構(gòu)件。
一種用于存儲(chǔ)使計(jì)算機(jī)實(shí)施抗震加固結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析方法的程序模塊的存儲(chǔ)介質(zhì)，包括選擇模塊，用于根據(jù)構(gòu)件的允許應(yīng)力強(qiáng)度比對(duì)抗震加固結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進(jìn)行選擇；延性系數(shù)比調(diào)整模塊，用于調(diào)整允許作為所選擇構(gòu)件的抗震加固的變形放大率的延性系數(shù)比；載荷系數(shù)計(jì)算模塊，用于以所調(diào)整的延性系數(shù)比為基礎(chǔ)，計(jì)算在塑性范圍內(nèi)作用于所選擇構(gòu)件上的載荷的增加；計(jì)算模塊，用于計(jì)算在塑性范圍內(nèi)相應(yīng)于載荷的增加的允許的應(yīng)力強(qiáng)度比；以及確定模塊，用于當(dāng)將所計(jì)算的允許應(yīng)力強(qiáng)度比限定為最大值時(shí)，確定在塑性范圍內(nèi)的相應(yīng)的載荷增加為所選擇的構(gòu)件破壞時(shí)的極限載荷。
在該存儲(chǔ)介質(zhì)中，允許應(yīng)力強(qiáng)度比的最大值最好為1.0。
在該存儲(chǔ)介質(zhì)中，于抗震加固結(jié)構(gòu)中，在柱構(gòu)件的基礎(chǔ)與采用混凝土柱腳的加強(qiáng)構(gòu)件之間設(shè)置有減震部件的抗震加固的延性系數(shù)比最好不小于3。
在該存儲(chǔ)介質(zhì)中，在選擇模塊中，構(gòu)件的選擇處理最好是通過將由抗震加固結(jié)構(gòu)支承的物體的載荷用作構(gòu)件選擇的一個(gè)條件來執(zhí)行。
在該存儲(chǔ)介質(zhì)中，在確定模塊中，最好是，對(duì)于由多種類型的構(gòu)件形成的抗震加固結(jié)構(gòu)，將所確定的單個(gè)構(gòu)件的極限載荷進(jìn)行比較，并且將其中最小極限載荷定確定為該抗震加固結(jié)構(gòu)的極限載荷。
在該存儲(chǔ)介質(zhì)中，在確定模塊中，最好是，對(duì)于由主要構(gòu)件和用于加強(qiáng)主要構(gòu)件的加強(qiáng)件形成的抗震加固結(jié)構(gòu)，將所確定的單個(gè)構(gòu)件的極限載荷進(jìn)行比較，當(dāng)主要構(gòu)件的極限載荷大于加強(qiáng)件的極限載荷時(shí)，則將主要構(gòu)件的極限載荷作為該抗震加固結(jié)構(gòu)的極限載荷。
一種抗震加固結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析方法，包括以下步驟
以由上述的設(shè)計(jì)方法所確定的極限載荷為基礎(chǔ)，對(duì)所選擇的構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)；以及通過在所設(shè)計(jì)選擇的柱構(gòu)件的基礎(chǔ)和采用混凝土柱腳的加強(qiáng)件之間提供減震部件來對(duì)抗震加固進(jìn)行設(shè)計(jì)，所述加強(qiáng)構(gòu)件用于加強(qiáng)基礎(chǔ)。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在下面參照相關(guān)附圖的描述中變得十分清楚，其中在所有的附圖中，相同的附圖標(biāo)記代表相同的或者類似的部件。


圖1A是在加固前由鋼柱形成的管道支架的整個(gè)結(jié)構(gòu)的平面圖；圖1B是在加固前管道支架的整個(gè)結(jié)構(gòu)的前視圖；圖1C是在加固前管道支架的整個(gè)結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖2是管道支架1的未被加固的柱基的下端側(cè)面的放大圖；圖3是當(dāng)從圖2中的箭頭所示的方向看時(shí)，示于圖2中的柱基下端的連接部件的視圖；圖4是管道支架1的柱基的放大圖，它由采用混凝土柱腳的加固結(jié)構(gòu)來進(jìn)行加固；圖5是當(dāng)從圖4中的箭頭所示的方向看時(shí)，管道支架1的柱基的剖面圖，它由采用混凝土柱腳的加固結(jié)構(gòu)來進(jìn)行加固；圖6是在管道支架1的柱基處設(shè)置金屬應(yīng)變片13a至18a的布置圖，用于在加固前進(jìn)行抗震測(cè)試；圖7是在管道支架1的柱基處設(shè)置金屬應(yīng)變片13b至18b的布置圖，用于在加固后進(jìn)行抗震測(cè)試；圖8A是由對(duì)用于非抗震加固結(jié)構(gòu)的模塊A進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)所獲得的載荷-位移曲線圖；圖8B是由對(duì)用于抗震加固結(jié)構(gòu)的模塊B進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)所獲得的載荷-位移曲線圖；圖9是顯示靜載荷試驗(yàn)的結(jié)果表，也就是說，直至支架結(jié)構(gòu)屈服的位移(屈服位移xy)的測(cè)量結(jié)果和直至支架結(jié)構(gòu)破壞的位移(最大位移xu)以及延性系數(shù)μ(＝xu/xy)之間的比較表；圖10是與網(wǎng)絡(luò)相連接的信息處理裝置的原理布置的方框圖；圖11A是用于解釋按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的抗震加固方法的程序步驟的流程圖；圖11B是用于解釋按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的抗震加固方法的詳細(xì)的程序步驟的流程圖；圖12A是顯示框架結(jié)構(gòu)的恢復(fù)力特性中的完全的彈-塑性變形圖；圖12B是顯示框架結(jié)構(gòu)的恢復(fù)力特性中的滑移變形圖；圖13A是當(dāng)水平載荷(P)作用于結(jié)構(gòu)上時(shí)產(chǎn)生的水平位移(δ)圖；圖13B是用于解釋存儲(chǔ)的彈性能量和彈-塑性能量之間的關(guān)系圖(彈性恢復(fù)力的面積△OAB等于彈-塑性恢復(fù)力的面積□OCDE)；圖14是用于解釋所選擇的構(gòu)件的載荷系數(shù)和允許應(yīng)力強(qiáng)度比之間的關(guān)系曲線圖；圖15是顯示構(gòu)件特性數(shù)據(jù)內(nèi)容的表格。
<抗震加固結(jié)構(gòu)的描述>
下面將參考相關(guān)的附圖描述應(yīng)用于管道支架的抗震加固方法。圖1A至圖1C所示的是在加固前的管道支架1的整個(gè)結(jié)構(gòu)。圖1A是由鋼柱2a(例如H型鋼)所形成的管道支架1的平面圖，圖1B是管道支架1的前視圖，圖1C是管道支架1的側(cè)視圖。每一個(gè)鋼柱2a位于基礎(chǔ)3之上，如圖1B和1C所示。梁2b固定于兩個(gè)柱2a之間，由支撐構(gòu)件2c進(jìn)行加固。
圖2是管道支架1的未加固的柱基的下端側(cè)面的放大圖。圖3是當(dāng)從圖2中的箭頭所示的方向看時(shí)，圖2中所示的柱基的下端的連接部件的視圖。圖2和圖3顯示的是一種狀態(tài)，其中未加固的鋼柱2a焊接到底板4上，并且用地腳螺栓5與基礎(chǔ)3相連接。
圖4是管道支架1的柱基放大圖，它由采用混凝土柱腳的加固結(jié)構(gòu)來進(jìn)行加固。圖5是當(dāng)從圖4中所示的箭頭方向看時(shí)，管道支架1的柱基剖面圖，它由采用混凝土柱腳的加固結(jié)構(gòu)來進(jìn)行加固。在管道支架的基礎(chǔ)上形成抗震加固結(jié)構(gòu)(混凝土柱腳12)的程序?qū)⒃谙旅鎱⒖紙D4進(jìn)行描述。
混凝土柱腳(the concrete portion with pedestal fundation)12是通過將用于固定混凝土柱腳12的地腳螺栓9固定于基礎(chǔ)3上來形成的，沿基礎(chǔ)3布置頂部鋼筋8和箍筋6，然后沿鋼柱2a布置用于形成預(yù)定間距10的模板，最后澆筑混凝土。下一步是將沿鋼柱2a所埋入的模板移走，從而沿鋼柱2a形成間距10。將這樣獲得的間距10用預(yù)先選擇好的填充料(例如隔振橡膠)進(jìn)行填充，從而形成混凝土柱腳的加固結(jié)構(gòu)。
<由抗震加固結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的管道支架>
<抗震性能的評(píng)估>
為了檢驗(yàn)具有混凝土柱腳的抗震加固結(jié)構(gòu)的管道支架1的加固效果，通過將一靜載荷施加于非抗震加固結(jié)構(gòu)的支架(指下文的“模型A”)和抗震加固結(jié)構(gòu)的支架(指下文的“模型B”)上來實(shí)施一靜載荷試驗(yàn)，從而獲得超過構(gòu)件例如梁，支撐和柱的屈服點(diǎn)的強(qiáng)度(極限強(qiáng)度)。
下面將參考圖6和7來描述該靜載試驗(yàn)。
圖6是在管道支架1的柱基處設(shè)置金屬應(yīng)變片13a至18a的布置圖，用于在加固前進(jìn)行抗震試驗(yàn)。圖7是在管道支架1的柱基處設(shè)置金屬應(yīng)變片13b至18b的布置圖，用于在加固后進(jìn)行抗震試驗(yàn)。靜載荷P水平地施加于圖1B所示的模型A的梁上，當(dāng)載荷P逐漸增大時(shí)，用應(yīng)變片測(cè)量所發(fā)生的位移。載荷P還施加于模型B的相同的位置處。
<屈服位移、最大位于和延性系數(shù)之間的比較>
圖8A和圖8B所示的是由靜載荷試驗(yàn)所獲得的模型A和模型B的載荷-位移曲線圖。按照該試驗(yàn)可以推測(cè)，在非抗震加固結(jié)構(gòu)的模型A中，每一個(gè)構(gòu)件的應(yīng)力是隨載荷的增加而逐漸增大的，地腳螺栓在25KN(圖8A中的點(diǎn)A1)的載荷處超過了屈服點(diǎn)，并且在58KN(圖8A中的點(diǎn)B1)的載荷處進(jìn)入塑性區(qū)。之后，隨著載荷繼續(xù)增大，只有應(yīng)變?cè)黾?，地腳螺栓在67KN的載荷處發(fā)生脆性斷裂。該點(diǎn)被視為模型A的破壞點(diǎn)(圖8A中的點(diǎn)C1)?？梢源_定，非抗震加固結(jié)構(gòu)的管道支架的極限強(qiáng)度是由地腳螺栓的強(qiáng)度來確定的。
另一方面，在具有抗震加固結(jié)構(gòu)的模型B中，可以確定，構(gòu)件由于按照加載方向的受壓支撐和梁柱的順序進(jìn)行加載，超過了屈服點(diǎn)。受壓支撐在160KN(圖8B中的點(diǎn)A2)的載荷處超過了塑性區(qū)。之后，當(dāng)繼續(xù)加載時(shí)，只有位移增加，支撐在170KN的載荷處完全屈曲。由于地腳螺栓的強(qiáng)度隨著在柱腳(圖4)上的混凝土柱腳的增加而增大，柱和梁用鋼板進(jìn)行加固，受壓側(cè)支撐首先屈曲。支撐在142mm(圖8B中的點(diǎn)C2)的位移處斷裂。這就是模型B的破壞點(diǎn)。
按照?qǐng)D8A和圖8B所示的曲線，非抗震加固結(jié)構(gòu)的模型A(圖8A)的屈服點(diǎn)不是很明顯，而具有抗震加固結(jié)構(gòu)的支架的屈服點(diǎn)則很明顯(圖8B)，也就是說，直至最后斷裂，其特性明顯地不同于圖8A。
圖9是顯示靜載荷試驗(yàn)的結(jié)果表，也就是說，直至支架結(jié)構(gòu)屈服的位移(屈服位移xy)和直至支架結(jié)構(gòu)破壞時(shí)的位移(最大位移xu)和屈服位移與最大位移之比的延性系數(shù)μ(＝xu/xy)之間的比較表。參見圖9，具有抗震加固結(jié)構(gòu)的模型B的延性系數(shù)大約為非抗震加固結(jié)構(gòu)(模型A)的延性系數(shù)的三倍(13.7/4.4＝3.11)。延性系數(shù)之比將被稱為“延性系數(shù)比”。
具有抗震加固結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)延性系數(shù)比指的是變形放大率，對(duì)于非抗震加固結(jié)構(gòu)，指的是在該點(diǎn)處結(jié)構(gòu)能夠變形(包括彈性區(qū)和塑性變形區(qū))。延性系數(shù)比增大到三倍意味著需要三倍的能量(由載荷-位移曲線所包圍的面積)，直至結(jié)構(gòu)由于載荷的增加而破壞，也就是說，結(jié)構(gòu)破壞需要增加三倍的能量。
圖8A和圖8B表示由靜載荷加載所獲得的位移。施加振動(dòng)載荷所發(fā)生的位移小于靜載荷試驗(yàn)的位移。這是由于所施加的振動(dòng)載荷作用于每一個(gè)構(gòu)件上而引起了應(yīng)力損失。因此，在設(shè)計(jì)支架時(shí)，主要考慮靜載荷。
如圖4和5所示，在該實(shí)施例中，沿鋼柱2a在大約10至15mm的間隙中布置減振部件10，減震部件10用一種具有很高的抗壓強(qiáng)度的填充料進(jìn)行填充，其膨脹/收縮很小，能夠吸收由于彎曲變形產(chǎn)生的應(yīng)力，尤其是，可以采用瀝青乳膠模壓成的條形板(減振材料)作為一種條形材料用于混凝土。
填充料并不限于上述的材料，可以使用任何彈性或者塑性變形的材料，例如各種包括隔振橡膠的橡膠材料，聚合材料例如環(huán)氧樹脂，金屬材料例如鋁板，鋁合金板和鋅板，合金材料或者例如包含石油或者煤的瀝青材料等。
也就是說，當(dāng)外力作用其上時(shí)，可以使用任何能夠吸收鋼柱基礎(chǔ)的彎矩的材料。也可以使用任何結(jié)構(gòu)或者形狀的構(gòu)件，只要它能夠極大地降低從柱基傳遞至基礎(chǔ)的彎矩即可，它是通過以下措施來實(shí)現(xiàn)上述功能的，即在混凝土柱腳和柱基的下端側(cè)面之間形成間隙，而不是直接與之相連，用填充料填充間隙以降低混凝土柱腳和柱基的下端側(cè)面之間的界面粘結(jié)力，并且允許鋼柱柱基在吸收了大部分的由填充料和混凝土柱腳在柱基中產(chǎn)生的彎矩時(shí)而發(fā)生彎曲變形。
當(dāng)此結(jié)構(gòu)沒有由混凝土柱腳進(jìn)行加固時(shí)，具有減震部件10的帶柱腳(圖4)的混凝土柱腳12還具有防止基礎(chǔ)3由于從柱構(gòu)件2a傳來的應(yīng)力而引起破壞的功能。由于具有這種功能，從柱構(gòu)件2a傳遞至基礎(chǔ)3的應(yīng)力通過減震部件10和混凝土柱腳12被消除。當(dāng)混凝土柱腳12具有這種功能時(shí)，傳遞至基礎(chǔ)3的應(yīng)力減小。因此，由基礎(chǔ)3所負(fù)擔(dān)應(yīng)力隨之減小，從而可以防止基礎(chǔ)3發(fā)生任何破壞。
<考慮塑性時(shí)的抗震加固結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析方法>
支架的載荷-位移特性很明顯地依賴于有/沒有抗震加固結(jié)構(gòu)(圖8A和圖8B)而變化。屈服位移和最大位移將從圖9所示的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。當(dāng)形成的是非抗震加固的結(jié)構(gòu)時(shí)，屈服位移為1.38mm。當(dāng)形成的是具有抗震加固的結(jié)構(gòu)時(shí)，屈服位移為10.36mm。也就是說，直到屈服時(shí)的彈性范圍增加大約7.5倍(＝10.36/1.38)。
將屈服后的最大位移進(jìn)行比較。當(dāng)形成的是非抗震加固的結(jié)構(gòu)時(shí)，最大位移為6.12mm。當(dāng)形成的是具有抗震加固的結(jié)構(gòu)時(shí)，屈服位移為142mm。直到構(gòu)件斷裂，塑性變形增加大約23.2倍(＝142/6.12)。如上所述，當(dāng)形成的是具有抗震加固的結(jié)構(gòu)時(shí)，彈性區(qū)和塑性變形區(qū)均變寬。
在抗震加固結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析方法中，可以估算出支架直至斷裂時(shí)，其抗震性能由于加固而增強(qiáng)的極限載荷，由極限載荷計(jì)算出設(shè)計(jì)載荷(使用載荷)。
另外，對(duì)載荷進(jìn)行粗算以獲得梁、柱、支撐和類似構(gòu)件的允許應(yīng)力強(qiáng)度比，從而確定所選擇的構(gòu)件是否恰當(dāng)。
通常，在設(shè)計(jì)階段考慮極限斷裂的條件下來反映塑性變形和載荷條件是很困難的，這是由于它們的非線性特性的原因。在本實(shí)施例中，塑性變形接近完全的彈-塑性模型，被認(rèn)為等同于彈性變形，其中儲(chǔ)存在變形模型(由載荷和位移確定)中的能量表現(xiàn)為線性特性，在該能量為常量的條件下，將載荷條件和位移條件作為設(shè)計(jì)中的約束條件。
在設(shè)計(jì)區(qū)逐漸變寬至極限塑性區(qū)中，獲得允許應(yīng)力強(qiáng)度比(σ/f)和用于確定載荷增加與屈服載荷(產(chǎn)生屈服位移的載荷)比的載荷系數(shù)(地震烈度)之間的相互關(guān)系，以及選擇滿足設(shè)計(jì)條件的支架的構(gòu)件(梁、柱和支撐)的方法將在下面進(jìn)行描述。
<抗震加固設(shè)計(jì)的程序>
圖11A是用于解釋按照本實(shí)施例的抗震加固方法的處理步驟的流程圖。
<步驟S1101>
在步驟S1101中，確定是否已經(jīng)進(jìn)行了支架的結(jié)構(gòu)計(jì)算。
如果沒有執(zhí)行結(jié)構(gòu)計(jì)算(S1101-否)，則程序進(jìn)入步驟S1190和S1195，執(zhí)行管道支架的結(jié)構(gòu)計(jì)算和支架基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算。
如果已經(jīng)執(zhí)行了管道支架的結(jié)構(gòu)計(jì)算(S1101-是)，則程序進(jìn)入步驟S1103。
圖10是表示與網(wǎng)絡(luò)相連接的信息處理裝置的示意結(jié)構(gòu)的方框圖。與用于管道支架的結(jié)構(gòu)計(jì)算有關(guān)的支架規(guī)格信息由輸入設(shè)備1007例如鍵盤或者鼠標(biāo)輸入，并且存儲(chǔ)進(jìn)信息處理裝置的RAM 1004b和輔助存儲(chǔ)設(shè)備1004c中。在OS 1002的控制下由CPU 1010執(zhí)行自動(dòng)運(yùn)算程序。
<步驟S1103>
在步驟S1103中，從基于結(jié)構(gòu)計(jì)算的分析結(jié)果校核支架構(gòu)件(梁，柱和支撐)的允許應(yīng)力強(qiáng)度比。存儲(chǔ)在信息處理裝置(圖10)的輔助設(shè)備1004c中的構(gòu)件特性數(shù)據(jù)中存儲(chǔ)了所有的單個(gè)構(gòu)件的獨(dú)一無二的信息，包括剖面形狀，尺寸，彎矩(M)，剪力(Q)，屈曲長(zhǎng)度(lb)，允許彎曲應(yīng)力(fσ)，允許剪應(yīng)力(fs)，以及允許應(yīng)力強(qiáng)度比(σ/f)，如圖15所示。當(dāng)允許應(yīng)力強(qiáng)度比按照對(duì)構(gòu)件選擇的參數(shù)調(diào)整為在預(yù)定范圍時(shí)，則對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問，將落在允許應(yīng)力強(qiáng)度比例如0.9≤□/f≤1.0的范圍內(nèi)的那些構(gòu)件選擇出來。
結(jié)果顯示于顯示設(shè)備1006例如信息處理裝置的顯示板上。設(shè)計(jì)人員可以依據(jù)所顯示的構(gòu)件信息選擇或者改變構(gòu)件。
<步驟S1104>
在步驟S1104中，輸入由管道支架支承的大直徑管道的支點(diǎn)。當(dāng)將支架的載荷條件考慮進(jìn)去作為輸入支點(diǎn)的梁構(gòu)件時(shí)，允許應(yīng)力強(qiáng)度比從第一設(shè)定范圍，例如0.8≤□/f≤1.0開始降低，從而可以選擇一種作為抗震加固結(jié)構(gòu)的構(gòu)件。
然而，抗震加固的允許應(yīng)力強(qiáng)度比的范圍并不局限于上述范圍，可以任意調(diào)整。
<步驟S1105>
在步驟S1105中，以結(jié)構(gòu)計(jì)算(步驟S1190和S1195)的結(jié)果，允許應(yīng)力強(qiáng)度比(S1103)的校核，以及支點(diǎn)設(shè)定(S1104)為基礎(chǔ)，最終選擇出承受抗震加固的構(gòu)件。
<步驟S1106>
在步驟S1106中，對(duì)在步驟S1105中選擇出的構(gòu)件進(jìn)行抗震加固設(shè)計(jì)。從允許應(yīng)力強(qiáng)度比和載荷系數(shù)的關(guān)系曲線中，確定用于該抗震加固設(shè)計(jì)的載荷系數(shù)和允許應(yīng)力強(qiáng)度比。按照?qǐng)D11B中的流程表運(yùn)行詳細(xì)的程序?？拐鸺庸淘O(shè)計(jì)的詳細(xì)的程序步驟將參考圖11B中的流程表來進(jìn)行描述。
<步驟S1201>
在圖11B所示的步驟S1201中，對(duì)用于由所選擇的構(gòu)件形成的管道支架的延性系數(shù)比進(jìn)行調(diào)整。該參數(shù)定義為延性系數(shù)比＝(抗震加固結(jié)構(gòu)的延性系數(shù))/(非抗震加固結(jié)構(gòu)的延性系數(shù))。
延性系數(shù)比對(duì)于計(jì)算用于確定設(shè)計(jì)載荷的余量的安全系數(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)很重要的因素，也就是說對(duì)于確定載荷系數(shù)和在塑性區(qū)確定極限載荷是很重要的一個(gè)因素。結(jié)構(gòu)模量和延性系數(shù)比的關(guān)系將在下面進(jìn)行描述。
<結(jié)構(gòu)模量和延性系數(shù)比>
框架結(jié)構(gòu)中的恢復(fù)力特性取決于構(gòu)件的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的連接方法以及載荷(P)和位移。至于在框架結(jié)構(gòu)(當(dāng)恢復(fù)力不存在時(shí))破壞時(shí)的累積塑性變形量，在完全彈-塑性類型(圖12A)、滑移類型(圖12B)或者具有完全彈-塑型和滑移型的組合后的恢復(fù)力特性的振動(dòng)類型中，由于累積塑性變形的正負(fù)反應(yīng)值幾乎相等，故可吸收的塑性應(yīng)變能量UWP給定如下UWP＝2QyδB(1)其中δB結(jié)構(gòu)斷裂時(shí)的層間位移。
當(dāng)采用累積塑性變形的放大率η來估價(jià)框架的變形能力時(shí)，等式(1)可以這樣表達(dá)η＝δB/δY (2)其中δY框架屈服時(shí)的層間位移。
實(shí)際中的管道支架是一個(gè)接近兩層的結(jié)構(gòu)?；谶@個(gè)原因，當(dāng)框架結(jié)構(gòu)的每一層的恢復(fù)力特性用完全的彈-塑性變形來代替時(shí)，直至結(jié)構(gòu)破壞時(shí)，第一層的能量吸收量UWPt由下式給出UWP1＝(Mg2T2/4π2)×2C1α21η1(3)其中C11/x1x1K1/keqkeq4π2M/T2T第一順序固有期K1第一層的彈性常數(shù)α1第一層的屈服剪力系數(shù)Qy第一層的屈服強(qiáng)度η1第一層的累積塑性變形的平均放大率。
UWP1和直至管道支架的第一層破壞時(shí)的整個(gè)框架所吸收的塑性變形總能量UWP之間的關(guān)系由下式給出UWP＝α1-UWP1(4)因?yàn)棣?能夠表達(dá)為結(jié)構(gòu)的每一層的強(qiáng)度分配，剛度分配和面積分配的函數(shù)，所以彈性振動(dòng)能量可以表達(dá)為We＝(Mg2T2/4π2)×(α21/2) (5)利用等式(1)至(5)，可以得出結(jié)構(gòu)破壞時(shí)第一層的屈服剪力系數(shù)α1為α1＝1/(1+4C11)(1/2)×2πVD/gT (6)其中VD速度譜(velocity spectrum)因此，第一層所需的極限強(qiáng)度的下限值Qun1為Qun1＝α1W (7)其中W結(jié)構(gòu)總重＝Mg。
按照日本建筑標(biāo)準(zhǔn)，等式(7)可以改寫為Qun1＝DsFesQud1 (8)當(dāng)Qud1＝ZRtC0W和Fes＝Z＝1.0時(shí)，由等式(7)和(8)我們可以得出α1＝DsRtC0(9)等式(9)可以基本上被視為加速度反應(yīng)譜(acceleration responsespectrum)。加速度反應(yīng)譜和速度反應(yīng)譜VD之間的關(guān)系為RtC0g＝(2π/T)VD(10)當(dāng)以等式(10)為基礎(chǔ)對(duì)等式(6)和(9)進(jìn)行比較時(shí)，結(jié)構(gòu)模量Ds給定如下Ds＝1/(1+4C11)(1/2)(11)將其最終作為管道支架的塑性系數(shù)。
由于在抗震試驗(yàn)中所獲得的支架的延性系數(shù)比大約為3.0，因此可以將該值作為計(jì)算中所用的變形放大率。另外，可以將延性系數(shù)比設(shè)定為任意常量。
正如在本發(fā)明的實(shí)施例中所述的，采用用于柱構(gòu)件基礎(chǔ)的減振構(gòu)件的抗震加固方法能夠使結(jié)構(gòu)具有使彈性區(qū)和塑性變形區(qū)變寬的結(jié)構(gòu)特性和抗震特性。因此，與已有技術(shù)相比較能夠使材料選擇和設(shè)計(jì)載荷的范圍變寬。
<步驟S1202>
在圖11B所示的步驟S1202中，以在步驟S1201中確定的延性系數(shù)比為基礎(chǔ)，考慮管道支架的極限載荷的塑性設(shè)計(jì)的載荷系數(shù)以等式(11)為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算。
在抗震試驗(yàn)中所獲得的支架的延性系數(shù)比大約為3.0。當(dāng)將該值代入等式(11)中時(shí)，結(jié)構(gòu)模量Ds為Ds＝0.33 (12)等式(12)的數(shù)值是一個(gè)落在由日本建筑標(biāo)準(zhǔn)所確定的結(jié)構(gòu)模量的允許范圍之內(nèi)的恰當(dāng)?shù)闹?，日本建筑?biāo)準(zhǔn)給定為Ds＝0.3至0.55(13)結(jié)構(gòu)模量是一個(gè)在計(jì)算結(jié)構(gòu)的固有強(qiáng)度中由結(jié)構(gòu)的形狀所確定的數(shù)值。在設(shè)計(jì)中考慮極限強(qiáng)度時(shí)，固有強(qiáng)度設(shè)計(jì)成可以防止結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，即使在結(jié)構(gòu)構(gòu)件超過屈服點(diǎn)應(yīng)力時(shí)。因此，支架的塑性設(shè)計(jì)的載荷系數(shù)Ce大約為1.3(＝1.0+結(jié)構(gòu)模量Ds 0.33)，也就是說Ce1.3 (14)Ce值在用于設(shè)計(jì)載荷中有安全系數(shù)的含義。將設(shè)計(jì)載荷乘以安全系數(shù)所得的載荷值作為極限載荷。
<步驟S1203>
在步驟S1203中，運(yùn)行獲得載荷系數(shù)(地震烈度)和允許應(yīng)力強(qiáng)度比(σ/f)的關(guān)系的程序。這種關(guān)系是在假定模型的基礎(chǔ)上獲得的，其中當(dāng)支架結(jié)構(gòu)中發(fā)生塑性變形時(shí)，載荷和塑性變形之間的關(guān)系大致就是所謂的完全的彈-塑性模型，直至破壞(其作用由載荷和位移體現(xiàn))，當(dāng)支架的特性用一個(gè)彈性構(gòu)件代替時(shí)，其能量幾乎等于恢復(fù)力(能量)。
也就是說，當(dāng)水平載荷作用于結(jié)構(gòu)時(shí)(圖13A)，在力的作用位置，水平力X和水平位移δ之間的關(guān)系可以簡(jiǎn)化為圖13B所示的關(guān)系曲線，其中彈性恢復(fù)力的面積△OAB等于彈塑性恢復(fù)力的面積□OCDE。由抗震試驗(yàn)獲得的彈塑性恢復(fù)力特性與圖13B所示的OCD曲線相一致。
在日本的建筑標(biāo)準(zhǔn)中這樣規(guī)定(1)在計(jì)算每一個(gè)構(gòu)件的截面時(shí)，所允許應(yīng)力強(qiáng)度比(σ/f)必須小于1.0，以及(2)雖然延性系數(shù)比很大，但是允許應(yīng)力強(qiáng)度比從來不會(huì)大于1.0，例如1.3。
塑性設(shè)計(jì)用于校核一個(gè)結(jié)構(gòu)在抵抗極限載荷時(shí)是否安全，極限載荷是通過將所作用的載荷乘以載荷系數(shù)來獲得的。也就是說，執(zhí)行設(shè)計(jì)，以便通過將用于允許應(yīng)力強(qiáng)度比的設(shè)計(jì)載荷(作用載荷)乘以載荷系數(shù)(安全系數(shù))來確定極限載荷，以及載荷的放大值等于主框架結(jié)構(gòu)破壞時(shí)的載荷(破壞載荷)。
在步驟S1203中，可以獲得用于每一個(gè)所選擇的構(gòu)件的允許應(yīng)力強(qiáng)度比和載荷系數(shù)之間的關(guān)系，如圖14所示。
載荷的增加，與用于設(shè)計(jì)載荷(作用載荷)的載荷系數(shù)相一致，它是由使塑性區(qū)的位移增加的屈服水平載荷Py所引起，其用使彈性變形增加的載荷來代替的，作為圖13B中的從C點(diǎn)(Py，δy)增大到A點(diǎn)(PE，δE)的載荷。當(dāng)允許應(yīng)力強(qiáng)度是用來計(jì)算載荷的增加時(shí)，可以獲得與載荷系數(shù)相對(duì)應(yīng)的允許應(yīng)力強(qiáng)度比。
由于延性系數(shù)比因采用抗震加固結(jié)構(gòu)而提高，所以彈性變形和塑性變形的范圍變寬。因此，可行的設(shè)計(jì)范圍也超過了彈性范圍(屈服點(diǎn))和塑性范圍內(nèi)的載荷增加，以及相應(yīng)于載荷的增加的允許應(yīng)力強(qiáng)度比。
然而，對(duì)于載荷的增加，日本建筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定允許應(yīng)力強(qiáng)度比不超過1.0，正如上面所描述的。
關(guān)于抗震加固的效果，可行的設(shè)計(jì)范圍變寬。如果相應(yīng)于選擇好的構(gòu)件的允許應(yīng)力強(qiáng)度比的最大值(上限值)為1.0的話，載荷系數(shù)可以規(guī)定為構(gòu)件斷裂的極限載荷。在最大值處充分利用可行的設(shè)計(jì)范圍的極限設(shè)計(jì)法已經(jīng)很可行。
<步驟S1204>
在步驟S1204中，以在步驟S1203(圖14)中所獲得的載荷系數(shù)和允許應(yīng)力強(qiáng)度比為基礎(chǔ)，可以確定設(shè)計(jì)載荷，以及所選擇的每一構(gòu)件是否均恰當(dāng)。
(1)參考所選擇構(gòu)件的允許應(yīng)力強(qiáng)度比的上限值1.0，可以確定相應(yīng)于它的載荷系數(shù)。當(dāng)極限載荷確定之后，可以得到設(shè)計(jì)載荷，以及確定作用于管道支點(diǎn)處和類似處的載荷條件是否恰當(dāng)。
例如，校核圖14中的支撐構(gòu)件。當(dāng)允許應(yīng)力強(qiáng)度比為1.0時(shí)，載荷系數(shù)為1.57。在這種情況下，相對(duì)于基準(zhǔn)載荷系數(shù)1.0(設(shè)計(jì)載荷)來說，載荷增加了大約57％。當(dāng)所施加的載荷更大時(shí)，支撐構(gòu)件破壞(屈曲)。將設(shè)計(jì)載荷(作用載荷)乘以安全系數(shù)所得到的載荷即為極限載荷。因此，當(dāng)?shù)贸隽溯d荷系數(shù)(安全系數(shù))時(shí)，就可以定量地掌握允許設(shè)計(jì)載荷了。
從圖14中所示的關(guān)系曲線，可以得出相應(yīng)于1.57的載荷系數(shù)的梁構(gòu)件的允許應(yīng)力強(qiáng)度比為0.94。同樣地，柱構(gòu)件的允許應(yīng)力強(qiáng)度比為0.9。二者的允許應(yīng)力強(qiáng)度比均小于1.0并且還有富余。
另一方面，對(duì)于梁構(gòu)件，當(dāng)允許應(yīng)力強(qiáng)度比為1.0時(shí)，其載荷系數(shù)大約為1.68。對(duì)于柱構(gòu)件，即使當(dāng)載荷系數(shù)超過1.70時(shí)，允許應(yīng)力強(qiáng)度比仍舊小于1.0并且還有富余。
在包括梁、柱和支撐構(gòu)件的管道支架中，即使在相應(yīng)于1.57的載荷系數(shù)的載荷作用，支撐屈曲時(shí)，柱構(gòu)件也不會(huì)達(dá)到其極限載荷，支架結(jié)構(gòu)仍然會(huì)很穩(wěn)定。
在所確定的用于管道支架的多種類型的構(gòu)件的極限載荷中，將最小值作為該結(jié)構(gòu)的極限載荷值。
然而，如果管道支架的主要構(gòu)件的極限載荷大于加強(qiáng)件例如支撐構(gòu)件的極限載荷的話，則將主要構(gòu)件的最小的極限載荷值確定為該支架結(jié)構(gòu)的極限載荷值。
(2)相反地，所選擇的構(gòu)件是否落在預(yù)定的允許應(yīng)力強(qiáng)度比(σ/f)的范圍內(nèi)，可以通過參考載荷系數(shù)來確定。
例如，現(xiàn)在校核圖14中的柱構(gòu)件。當(dāng)載荷系數(shù)為1.5時(shí)(載荷增加50％)，柱構(gòu)件的允許應(yīng)力強(qiáng)度比(σ/f)為0.88。也就是說，即使當(dāng)載荷增加50％時(shí)，柱構(gòu)件的允許應(yīng)力強(qiáng)度比仍然小于1.0(上限值)并且有富余。如果0.88的值落在所給定的允許應(yīng)力強(qiáng)度比的設(shè)計(jì)自由度內(nèi)的話，則此柱構(gòu)件滿足設(shè)計(jì)條件。
如果所選擇的構(gòu)件不合適的話，程序返回執(zhí)行步驟S1103和S1104，以選擇構(gòu)件并且重新調(diào)整條件，比如載荷條件(S1103和S1104)。
當(dāng)確定了極限載荷時(shí)，繼續(xù)確定是否所選擇的每一種材料恰當(dāng)，如上所述，程序繼續(xù)向前執(zhí)行圖11A中的步驟S1107。
<步驟S1107>
在圖11A的步驟S1107中，對(duì)每一構(gòu)件的變量信息進(jìn)行測(cè)量，例如每一個(gè)抗震構(gòu)件的傾斜或者彎曲度，對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理。
<步驟S1108>
在步驟S1108中，創(chuàng)建管道支架圖。
<步驟S1109>
在步驟S1109中，執(zhí)行用于抗震加固工作的整平處理(planningprocessing)。
<步驟S1110和S1111>
在步驟S1110中，按照基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算(步驟S1195)校核在基礎(chǔ)中產(chǎn)生的設(shè)計(jì)應(yīng)力。在步驟S1111中，將基礎(chǔ)中產(chǎn)生的預(yù)定應(yīng)力選擇為抗震加固的目標(biāo)。
<步驟S1112>
在步驟S1112中，對(duì)在步驟S1111中選擇的基礎(chǔ)部分進(jìn)行抗震加固設(shè)計(jì)。作為一種抗震加固的方法，參照?qǐng)D4和5確定用于所述方法的加強(qiáng)件的尺寸。
作為該設(shè)計(jì)分析方法，可以使用任何結(jié)構(gòu)和形狀的構(gòu)件，只要它能夠滿足如下條件，即通過在混凝土柱腳和柱基之間形成間隙，而不是直接相連，用填充料填充間隙以降低混凝土柱腳和柱基之間的界面的粘結(jié)力，允許鋼柱當(dāng)吸收了大部分的由填充料和混凝土柱腳在鋼柱柱基中的彎矩而產(chǎn)生的外力的作用而產(chǎn)生彎曲變形，從而極大地降低從柱基傳到基礎(chǔ)的彎矩。
填充料的材料并不局限于隔振橡膠，可以使用任何彈性材料或者塑性變形的材料，例如各種橡膠材料，聚合材料例如環(huán)氧樹脂，金屬材料例如鋁板，鋁合金和鋅板，金屬合金材料或者例如包含石油或者煤的瀝青材料。也就是說，當(dāng)外力作用時(shí)，能夠吸收鋼柱柱基的彎矩。
所述間距可以空開而不一定用填充料來填充。在這種情形下，當(dāng)外力作用于間隙的空隙部分時(shí)，吸收鋼柱柱基的彎矩的效果降低。然而，與間隙中填充有填充料的情形相比，鋼柱柱基的彎矩變形允許的范圍可以通過間隙的空隙部分而變寬，該彎矩變形是由外力的作用而產(chǎn)生的。因此，在鋼柱柱基產(chǎn)生的彎矩和從柱基傳到基礎(chǔ)的彎矩會(huì)由于間隙的空隙部分而減小。上述的兩種結(jié)果，即使當(dāng)間隙中空開時(shí)，仍希望填充有填充料。
<步驟S1113>
在步驟S1113中，執(zhí)行在步驟S1112中所做的加固設(shè)計(jì)的圖形生成程序。
在圖10中所示的信息處理裝置中，在OS 1002的控制下，由CPU 1010執(zhí)行圖11A和圖11B中所示的流程表的程序。在校核每一構(gòu)件(步驟S1103)的允許應(yīng)力強(qiáng)度比時(shí)，對(duì)構(gòu)件特性數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問，可以存儲(chǔ)在輔助存儲(chǔ)設(shè)備1004c中，例如信息處理裝置中的硬盤中或者ROM 1004a中。另外，也可以通過與網(wǎng)絡(luò)(1005)相連接，將數(shù)據(jù)傳送/接受到另一個(gè)信息處理裝置，或者從另一個(gè)信息處理裝置傳送，可以使用經(jīng)過恰當(dāng)修改過的數(shù)據(jù)。
在本實(shí)施例中，可以根據(jù)從延性系數(shù)比所獲得的定量分析來得出管道支架的實(shí)際強(qiáng)度，外力能夠被抵消的程度也會(huì)變得很清楚。當(dāng)采用延性系數(shù)比來進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，可以選擇出最佳的構(gòu)件。
本發(fā)明的目的還可以通過提供一種存儲(chǔ)介質(zhì)來達(dá)到，該存儲(chǔ)介質(zhì)可以存儲(chǔ)用于完成上述實(shí)施例所述的系統(tǒng)或者裝置的功能的軟件程序代碼，并且使系統(tǒng)或者裝置的計(jì)算機(jī)(或者CPU或者M(jìn)PU)能夠讀出和執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)中的程序代碼。
在這種情形下，從存儲(chǔ)介質(zhì)讀出的程序代碼就能夠完成本發(fā)明的新的功能，存儲(chǔ)程序代碼的存儲(chǔ)介質(zhì)構(gòu)成本發(fā)明。作為提供程序代碼的存儲(chǔ)介質(zhì)有，例如軟盤，硬盤，光盤，磁光盤，，DVD，CD-ROM，磁帶，非易失存儲(chǔ)卡，ROM，EEPROM，或者類似物。
上述實(shí)施例的功能不僅可以由計(jì)算機(jī)運(yùn)行讀出的程序代碼來完成，而且可以在以程序代碼的指令為基礎(chǔ)時(shí)，由運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)(OS)執(zhí)行部分或者全部程序來完成。上述實(shí)施例的功能還可以在將從存儲(chǔ)介質(zhì)讀出的程序代碼寫入插入計(jì)算機(jī)上的功能擴(kuò)充卡或者與計(jì)算機(jī)相連接的功能擴(kuò)充單元的內(nèi)存中來完成，功能擴(kuò)充卡或者功能擴(kuò)充單元的CPU以程序代碼的指令為基礎(chǔ)執(zhí)行部分或者全部程序。
如上所述，按照采用用于支承在基礎(chǔ)構(gòu)件上的柱構(gòu)件的混凝土柱腳的抗震加固，在基礎(chǔ)和混凝土柱腳之間布置有減震部件。因?yàn)樵诨A(chǔ)中由外力產(chǎn)生的彎矩可以通過減震部件進(jìn)行減小，致使它幾乎不會(huì)傳遞到基礎(chǔ)，這樣基礎(chǔ)構(gòu)件所分擔(dān)的彎矩就會(huì)減小。因此，與抗震加固前的結(jié)構(gòu)相比較，延性系數(shù)比可以提高，可以通過加寬構(gòu)件的彈性范圍和塑性變形范圍來加寬可行的設(shè)計(jì)范圍。
在采用抗震加固的抗震加固結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析方法中，可以由載荷系數(shù)和允許應(yīng)力強(qiáng)度比的關(guān)系來確定管道支架的極限載荷。
當(dāng)采用延性系數(shù)比來進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，可以根據(jù)抗震能力來選擇構(gòu)件。
由于在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的條件下可以作出許多不同的實(shí)施例，所以應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不局限于除外其所附權(quán)利要求限定的特定實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種抗震加固結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析方法，包括選擇步驟，根據(jù)構(gòu)件的允許應(yīng)力強(qiáng)度比對(duì)抗震加固結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進(jìn)行選擇；延性系數(shù)比的調(diào)整步驟，調(diào)整允許作為所選擇構(gòu)件的抗震加固的變形放大率的延性系數(shù)比；載荷系數(shù)計(jì)算步驟，以所調(diào)整的延性系數(shù)比為基礎(chǔ)，計(jì)算在塑性范圍內(nèi)作用于所選擇的構(gòu)件上的載荷的增加；計(jì)算步驟，計(jì)算在塑性范圍內(nèi)相應(yīng)于載荷的增加的允許應(yīng)力強(qiáng)度比；以及確定步驟，當(dāng)將所計(jì)算的允許應(yīng)力強(qiáng)度比限定為最大值時(shí)，確定在塑性范圍內(nèi)的相應(yīng)的載荷增加為所選擇的構(gòu)件破壞時(shí)的極限載荷。
2.按照權(quán)利要求1的分析，其中允許應(yīng)力強(qiáng)度比的最大值為1.0。
3.按照權(quán)利要求1的分析，其中在該抗震加固結(jié)構(gòu)中，在柱構(gòu)件的基礎(chǔ)和采用混凝土柱腳的加強(qiáng)件之間設(shè)置有減震部件的抗震加固的延性系數(shù)比不小于3.0。
4.按照權(quán)利要求1的分析方法，其中在選擇步驟中，將由抗震加固結(jié)構(gòu)支承的物體的載荷用作構(gòu)件選擇的一個(gè)條件。
5.按照權(quán)利要求1的分析方法，其中在確定步驟中，對(duì)于由多種類型的構(gòu)件形成的抗震加固結(jié)構(gòu)，將所確定的單個(gè)構(gòu)件的極限載荷進(jìn)行比較，并且將其中最小的極限載荷值確定為該抗震加固結(jié)構(gòu)的極限載荷值。
6.按照權(quán)利要求1的分析方法，其中在確定步驟中，對(duì)于由主要構(gòu)件和用于加強(qiáng)主要構(gòu)件的加強(qiáng)構(gòu)件形成的抗震加固結(jié)構(gòu)，將所確定的單個(gè)構(gòu)件的極限載荷進(jìn)行比較，當(dāng)主要構(gòu)件的極限載荷大于加強(qiáng)件的極限載荷時(shí)，則將主要構(gòu)件的極限載荷確定為該抗震加固結(jié)構(gòu)的極限載荷。
7.按照權(quán)利要求6的分析方法，其中主要構(gòu)件包括梁或者柱構(gòu)件，加強(qiáng)件包括支撐構(gòu)件。
8.一種用于存儲(chǔ)使計(jì)算機(jī)實(shí)施抗震加固結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析方法的程序模塊的存儲(chǔ)介質(zhì)，包括選擇模塊，用于根據(jù)構(gòu)件的允許應(yīng)力強(qiáng)度比對(duì)抗震加固結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進(jìn)行選擇；延性系數(shù)比調(diào)整模塊，用于調(diào)整允許作為所選擇構(gòu)件的抗震加固的變形放大率的延性系數(shù)比；載荷系數(shù)計(jì)算模塊，用于以所調(diào)整的延性系數(shù)比為基礎(chǔ)，計(jì)算在塑性范圍內(nèi)作用于所選擇構(gòu)件上的載荷的增加；計(jì)算模塊，用于計(jì)算在塑性范圍內(nèi)相應(yīng)于載荷的增加的允許的應(yīng)力強(qiáng)度比；以及確定模塊，用于當(dāng)將所計(jì)算的允許應(yīng)力強(qiáng)度比限定為最大值時(shí)，確定在塑性范圍內(nèi)的相應(yīng)的載荷增加為所選擇的構(gòu)件破壞時(shí)的極限載荷。
9.按照權(quán)利要求8的介質(zhì)，其中允許應(yīng)力強(qiáng)度比的最大值為1.0。
10.按照權(quán)利要求8的介質(zhì)，其中在抗震加固結(jié)構(gòu)中，在柱構(gòu)件的基礎(chǔ)和采用混凝土柱腳的加強(qiáng)件之間設(shè)置有減震部件的抗震加固的延性系數(shù)比不小于3.0。
11.按照權(quán)利要求8的介質(zhì)，其中在選擇模塊中，構(gòu)件的選擇處理是通過將由抗震加固結(jié)構(gòu)支承的物體的載荷用作構(gòu)件選擇的一個(gè)條件來執(zhí)行。
12.按照權(quán)利要求8的介質(zhì)，其中在確定模塊中，對(duì)于由多種類型的構(gòu)件形成的抗震加固結(jié)構(gòu)，將所確定的單個(gè)構(gòu)件的極限載荷進(jìn)行比較，并且將其中最小的極限載荷確定為該抗震加固結(jié)構(gòu)的極限載荷。
13.按照權(quán)利要求8的介質(zhì)，其中在確定模塊中，對(duì)于由主要構(gòu)件和用于加強(qiáng)主要構(gòu)件的加強(qiáng)件形成的抗震加固結(jié)構(gòu)，將所確定的單個(gè)構(gòu)件的極限載荷進(jìn)行比較，當(dāng)主要構(gòu)件的極限載荷大于加強(qiáng)件的極限載荷時(shí)，則將主要構(gòu)件的極限載荷確定為該抗震加固結(jié)構(gòu)的極限載荷。
14.一種抗震加固結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析方法，包括以下步驟以設(shè)計(jì)分析方法所確定的極限載荷為基礎(chǔ)，對(duì)所選擇的構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)；以及通過在所設(shè)計(jì)選擇的柱構(gòu)件的基礎(chǔ)和采用混凝土柱腳的加強(qiáng)構(gòu)件之間提供減震部件來對(duì)抗震加固進(jìn)行設(shè)計(jì)，所述加強(qiáng)件用于加強(qiáng)該基礎(chǔ)，其中確定極限載荷的設(shè)計(jì)分析方法包括選擇步驟，根據(jù)構(gòu)件的允許應(yīng)力強(qiáng)度比對(duì)抗震加固結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進(jìn)行選擇；延性系數(shù)比的調(diào)整步驟，調(diào)整允許作為所選擇構(gòu)件的抗震加固的變形放大率的延性系數(shù)比；載荷系數(shù)計(jì)算步驟，以所調(diào)整的延性系數(shù)比為基礎(chǔ)，計(jì)算在塑性范圍內(nèi)作用于所選擇的構(gòu)件上的載荷的增加；計(jì)算步驟，計(jì)算在塑性范圍內(nèi)相應(yīng)于載荷的增加的允許應(yīng)力強(qiáng)度比；以及確定步驟，當(dāng)將所計(jì)算的允許應(yīng)力強(qiáng)度比限定為最大值時(shí)，確定在塑性范圍內(nèi)的相應(yīng)的載荷增加為所選擇的構(gòu)件破壞時(shí)的極限載荷。
全文摘要
根據(jù)構(gòu)件的允許應(yīng)力強(qiáng)度比對(duì)抗震加固結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進(jìn)行選擇,調(diào)整容許作為所選擇構(gòu)件的抗震加固的變形放大率的延性系數(shù)比,以所調(diào)整的延性系數(shù)比為基礎(chǔ),計(jì)算在塑性范圍內(nèi)作用于所選擇的構(gòu)件上的載荷的增加,并且獲得相應(yīng)的允許應(yīng)力強(qiáng)度比。當(dāng)將所獲得的允許應(yīng)力強(qiáng)度比限定為最大值為1.0時(shí),則在塑性范圍內(nèi)的相應(yīng)的載荷增加被確定為所選擇的構(gòu)件破壞時(shí)的極限載荷。
文檔編號(hào)E04G23/02GK1361342SQ01144018
公開日2002年7月31日 申請(qǐng)日期2001年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月25日
發(fā)明者安在一, 立川隆, 吉田圭二郎, 須藤浩, 中村友道, 落合茂 申請(qǐng)人:日本海Lng株式會(huì)社, 三菱重工業(yè)株式會(huì)社, 喬奎爾咨詢株式會(huì)社