鉸支墻-框架新型結(jié)構(gòu)體系的損傷控制研究.pdf

1、震后可恢復(fù)性(Earthquake Resilience)已經(jīng)成為了建筑結(jié)構(gòu)體系的重要評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之一。作為高層建筑結(jié)構(gòu)中最主要的抗側(cè)力構(gòu)件，鋼筋混凝土剪力墻在近幾次大地震中暴露出了震后可恢復(fù)性方面的缺陷。主要表現(xiàn)為連梁損傷嚴(yán)重、難以修復(fù);剪力墻底部鋼筋屈曲、混凝土壓漬、剪切破壞明顯，同樣難以修復(fù)。針對上述兩點(diǎn)問題，本文分別研究了剪切型金屬阻尼器連梁和塑性鉸支墻兩種構(gòu)件，建立兩類構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法和簡化數(shù)值模型。在此基礎(chǔ)上運(yùn)用連續(xù)化方法對鉸支墻

2、-框架結(jié)構(gòu)體系中塑性鉸支墻和消能連梁的強(qiáng)度和剛度需求進(jìn)行了討論。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　1.對國內(nèi)多組普通RC連梁和剪力墻構(gòu)件試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，其結(jié)果顯示了兩類RC構(gòu)件的變形能力與設(shè)計(jì)參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)存在較明顯的離散性。
　　2.提出了帶縫鋼板阻尼器及跨中布置該阻尼器的剪切型消能連梁。本文通過對大剪跨比（r=3.0）的普通RC連梁和剪切型消能連梁的對比試驗(yàn)研究，結(jié)果顯示，普通RC連梁和消能連梁試件的實(shí)測峰值荷載和

3、名義屈服剪力值相差在4％以內(nèi)。消能連梁阻尼器可以更早地進(jìn)入屈服耗能狀態(tài)，避免連梁混凝土部分遭受嚴(yán)重?fù)p傷。消能連粱變形的80％以上集中在阻尼器內(nèi)，充分發(fā)揮了位移相關(guān)型阻尼器的耗能能力。阻尼器連接構(gòu)造存在滑移，一定程度上影響了阻尼器性能的發(fā)揮。最后，建立了消能連梁的簡化數(shù)值模型并驗(yàn)證了其適用性。
　　3.針對剪力墻底部墻肢復(fù)雜的彎剪耦合作用機(jī)制，提出了抗彎/抗剪功能分離的塑性鉸支墻并建立了相應(yīng)的承載力和剛度設(shè)計(jì)公式。通過塑性鉸支墻與普

4、通RC剪力墻的對比試驗(yàn)證明，本文提出的設(shè)計(jì)方法可以更準(zhǔn)確的獲得塑性鉸支墻不同性能目標(biāo)下力學(xué)性能;塑性鉸支墻具有更強(qiáng)的變形和耗能能力;塑性鉸支墻的總變形中，彎曲變形占有絕對比重，避免了鉸支墻發(fā)生剪切型破壞，保證了“強(qiáng)剪弱彎”的性能，從而避免了底部墻肢的不可修復(fù)損傷。
　　4.對塑性鉸支墻的主要設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了研究，給出了相關(guān)建議。建立塑性鉸支墻的簡化數(shù)值模型。其中，采用在纖維模型的截面附加剪切恢復(fù)力本構(gòu)來模擬RC剪力墻的方法，以及采用

5、零長單元模擬阻尼器連接段非線性行為的方法均根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了準(zhǔn)確性驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上研究了塑性鉸支墻幾何參數(shù)（墻肢寬高比r、鉸支座高度比μ）、軸壓比v、阻尼器核心段初始剛度Ked對墻肢力學(xué)性能的影響，參數(shù)分析的結(jié)果顯示，阻尼器性能的發(fā)揮主要受幾何參數(shù)的影響，建議將塑性鉸支墻布置在結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)層范圍內(nèi)，高寬比r≤1.0，同時(shí)，鉸支座的布置高度不宜超過鉸支墻高度的60％。在滿足阻尼器極限變形要求的前提下，通過選擇更大的高度比μ和初始軸向剛度K