超高层建筑强震非线性损伤控制理论与试验研究

本项目针对超高层建筑结构地震灾变过程控制这一核心科学问题，系统地开展其在强震下的非线性动力损伤过程控制理论与方法研究。考虑多种强非线性因素的影响，研究强震下超高层建筑结构非线性反应建模理论和高效的计算分析方法，实现超高层建筑结构强震动力灾变过程模拟及非线性损伤过程控制模拟；通过程序模拟、理论分析及结构模型振动台试验，建立超高层建筑结构竖向承重构件及结构整体损伤指标及失效破坏准则、建立超高层建筑结构地震失效模式优化及采取减震控制措施的灾变过程控制理论和方法，建立超高层建筑结构在强震下提高整体抗倒塌能力的控制措施，对保障我国超高层建筑的安全建设和运营、提高我国超高层建筑的抗震能力提供理论依据和科学支撑，具有重大的科学意义和广泛的应用前景。

我国的高层、超高层建筑未经受过强震的考验，高层、超高层建筑在地震作用下的安全是社会广泛关注的问题。本项目针对超高层建筑结构地震灾变过程控制这一核心科学问题，系统地开展其在强震下的非线性动力损伤过程控制理论与方法研究。建立了超高层结构主要竖向承重构件及结构整体的损伤指标及失效破坏准则，提出钢材损伤模型、考虑损伤累积效应的钢柱损伤模型、基于能量阈值的钢筋混凝土构件损伤准则、钢筋混凝土剪力墙损伤模型及准则、超高层钢-混凝土混合结构基于等效刚度的地震损伤模型；提出高层钢框架考虑损伤累积效应的地震倒塌分析方法，基于易损性评估高层结构地震作用下损伤程度的方法，考虑多种强非线性因素的影响，完成了超高层混合结构地震动力灾变全过程的数值模拟；研究高层建筑结构地震失效模式优化设计理论与方法，提出复杂结构失效模式单目标与多目标优化方法，提出基于性能的结构地震失效模式识别与优化方法；开发了有限元磁流体阻尼器半主动控制平台，完成新型磁流体阻尼器性能试验、磁流体阻尼器钢-混凝土混合结构模型地震模拟振动台试验，建立了基于磁流体阻尼器超高层混合结构地震灾变过程控制理论与方法。. 本项目建立了超高层建筑结构在强震下提高整体抗倒塌能力的控制措施，对保障我国超高层建筑的安全建设和运营、提高我国超高层建筑的抗震能力提供理论依据和科学支撑，具有重大的科学意义和广泛的应用前景。