钢筋混凝土加固的理论基础
本文概述StatiCAD加固模块如何落实TBDY 2018（土耳其抗震规范2018）的各项规定、采用了哪些假定以及适用范围的界限。评估流程本身（第15章、截面纤维模型、15.8判定）见推覆分析的理论基础；这里仅介绍加固给该流程增加的部分。
1. 基本原则：同一评估，针对加固后的构件
根据TBDY 2018 15.9.1，加固后建筑的抗震安全性按既有建筑的计算和评估原则确定。因此StatiCAD不另建一套“加固计算”：加固是构件的属性，同一评估流程以加固后的截面、刚度和承载力再运行一遍。总开关关闭时，计算与加固前的状态完全一致。
按照TBDY 15.9.3的划分，FRP约束、外包层、钢套和钢筋混凝土约束、外加箍筋以及填充墙加固属于构件加固；新增钢筋混凝土剪力墙则属于体系加固。模块用同一个选项管理两者。
2. 柱的约束（15.10.1）
15.10.1的第一句话设定了明确的界限：用这些方法不能提高柱的抗弯承载力。模块在三种约束方法中均按此执行。
2.1 纤维增强聚合物（FRP/LP）约束 — 15.10.1.3与EK 15B
| 量 | 公式 | 实现 |
|---|---|---|
| 有效系数 κa | 15B.7 | 圆形截面为1；椭圆为b/h；矩形为1 − [(b−2rc)² + (h−2rc)²]/(3bh)。截面边长比超过2.5（椭圆为3）时，不计轴向和延性提高。 |
| FRP有效应变 εf | 15B.3 / 15B.4 | 抗剪取min(0.004; 0.50 εfu)；延性和轴向取min(0.50 εfu; 0.01)。 |
| 侧向压力 fl | 15B.6 | fl = ½ · κa · ρf · εf · Ef；ρf = 2·nf·tf·(b+h)/(b·h) · (wf/sf)。 |
| 约束强度与应变 | 15B.5, 15B.8 | fcc = fcm·[1 + 2.4·(fl/fcm)] ≥ 1.2·fcm；εcc = 0.002·[1 + 15·(fl/fcm)^0.75]。 |
| 混凝土模型 | 15B.3(b) | 双折线σ–ε：(0, 0) → (0.002, fcm) → (εcc, fcc)。FRP模型取代箍筋约束，而不是叠加其上。 |
| 损伤界限 | 15B.3(b) | GÖ = εcc（上限为0.018），KH = 0.75·εcc，SH = 0.004。 |
| 抗剪贡献 Vf | 15B.1 / 15B.2 | Vf = 2·nf·tf·wf·Ef·εf·d/sf；连续包裹时wf = sf；条带式中若不满足sf ≤ wf + d/4，则贡献为零。Vr = Vc + Vw + Vf ≤ Vmax。 |
| 搭接长度检查 | 15B.4: 15B.9–15B.11 | 若输入了既有搭接长度，则计算所需FRP总厚度并与实际提供的厚度比较，结果写入标签。截面尺寸比 > 2 或光圆钢筋时，标签打印“uygulanamaz”（不适用）。该检查不改变承载力。 |
多边形截面的柱未定义κa，因此不适用FRP，并给出警告。
2.2 钢筋混凝土约束 — 15.10.1.1
抗剪和抗压承载力按被包裹后的毛截面尺寸计算，并乘以0.9折减；抗弯承载力和刚度不变。约束效应仍取自既有核心。
2.3 钢套约束 — 15.10.1.2，式15.3
Vj = tj·b·d/s·fyw 加到抗剪承载力上（tj、b、s：水平钢板的厚度、宽度和间距）。抗弯承载力和延性不变。
3. 柱截面增大（外包层，manto）— 15.10.2
这是唯一能提高抗弯承载力的柱加固方法。按规范，抗弯、抗剪、抗压承载力以及抗弯刚度按毛截面尺寸和新增混凝土的设计特性计算，所得刚度和承载力须乘以 0.9。模块在三处应用该系数：
- 有限元刚度： 采用按柱选项卡中所选模型换算后的截面特性（n = E_manto / E_mevcut）：
- 组合截面（默认）：既有截面 + n × 外包层环；单侧外包时，采用相对组合截面重心的平行轴项，
- 规范字面： 以外包层混凝土的毛截面，
- 仅外包层： 忽略既有柱（既有柱严重受损的情形）。
- 截面承载力（纤维模型）： 外部尺寸为外包后的截面；核心为既有柱（含既有混凝土和箍筋约束），外壳为外包层混凝土。外包层纵向钢筋沿外包面等间距布置（4面为封闭周边，3面为U形，2面为L形，1面为单边），并参与抗弯承载力。
- 线性路径： 抗剪承载力及其上限取自外包后的截面；屈服转角处的EI和塑性铰长度取自外包后的截面。若输入了外包层箍筋，则加入抗剪承载力。
1、2和3面外包时截面不对称，因此取±弯矩承载力中的较小值（偏安全）。
4. 梁的约束 — 15.10.3
梁的抗弯承载力不能通过约束提高。外加箍筋（15.10.3.1）仅作为TS 500箍筋贡献计入抗剪承载力；无约束效应。FRP包裹（15.10.3.2）按EK 15B规则（全包裹；条带式时sf ≤ wf + d/4），既进入约束模型，也进入抗剪贡献。
5. 现浇钢筋混凝土加固剪力墙 — 15.10.5
在模型中按普通钢筋混凝土剪力墙绘制的构件，被标记为“新增加固剪力墙”。总开关关闭时，该剪力墙不在有限元模型中：不提供刚度和承载力，其自重及已定义的附加荷载也被清零；剪力墙不再作为楼板的支承，该边的荷载分配到其余支承上。开启时，按15.9.2视为新构件，使用用户给定的材料等级，并取知识水准系数为1进行评估。
锚固（15.10.5.1/.2）： 剪力墙与既有框架之间的剪流，按纯剪切板假定取 q = Vd/lw；承载力采用TS 500摩擦抗剪，qr = μ·Asl·fyd。检查Ø ≥ 16 mm、深度 ≥ 10Ø和间距 ≤ 400 mm等条件。端部区（15.10.5.3）： 若墙端有既有柱，可将其用作端部区（必要时进行外包）；否则必须设置端部区。模块会检查几何形状并写出说明。剪力墙基础不在模块范围之内，报告中会提示。
6. 填充墙的加固 — 15.10.4与EK 15C
6.1 等效对角杆模型
| 公式 | 表达式 |
|---|---|
| 15C.2 | λd = [Ed·td·sin2θ / (4·Ec·Ik·hd)]^¼ |
| 15C.1 | ad = 0.175·(λd·hk)^−0.4 · rd |
| 15C.3 | kd = ad·td·Ed / rd（受压杆轴向刚度） |
| 15C.4 | Vd = Ad·(τd + fyd·ρsh) ≤ 0.22·Ad·fd（钢筋网砂浆抹面） |
| 15C.6 / 15C.7 | Tf = 0.003·Ef·wf·tf；kt = wf·tf·Ef / rd；wf ≤ ad（FRP受拉杆） |
| 15C.5 | 墙体材料数值（多孔工厂砖、实心手工砖、加气混凝土） |
在线性（振型组合）分析中，由于无法建立单向受压杆，因此对两根对角线赋予相等的轴向刚度；总水平刚度等于规范中单根受压杆（FRP时为一对杆）的刚度。而在推覆分析中，每个推覆方向是单独的模型，因此杆件为随方向而定的单向杆；当杆件轴力达到其承载力时，按脆性假定将杆件从模型中移除，力重新分配给框架。
6.2 性能评估
加固后的填充墙按竖向构件对待。损伤区依据剪切角确定：γ = |层间位移| / 层高；TBDY表15.2的界限为SH 0.003 / KH 0.005 / GÖ 0.010。此外，对角杆在地震作用下轴力的水平分量将与抗剪承载力比较；若超过，则墙体按脆性处理。对角线/厚度、洞口率、宽高比和楼层限制条件属于警告级别；锚固和螺栓细节不参与计算，摘要中会提示。
7. 适用范围的界限
- 用FRP进行搭接长度加固属于检查层面（对承载力无影响）；多边形截面的柱不适用FRP。
- 单侧外包时，有限元杆件轴线仍保留在既有柱上（截面承载力中考虑偏心）；外包层箍筋按两肢计；不为外包层生成工程量和图纸。
- 新增剪力墙的端部区设计不是自动的；剪力墙基础不在范围之内。
- 填充墙不采用组合弹性模量。
- 抗剪类的附加检查（钢套约束、外加箍筋、锚固）在线性评估中报告。
- 违反规则不会中止计算；它们以错误或警告的形式进入项目检查列表，决定权在工程师。