新型内置钢构架混凝土转换结构抗震性能与强震灾变控制研究

采用力学性能优越的新型内置钢构架型钢混凝土转换结构可解决土木工程中建造高、大、重、特结构面临技术难题。本项目中采用拟静力模型试验和非线性数值模拟相结合的手段，研究新型转换结构抗震性能、强震灾变控制方案，揭示新型转换结构中构件破坏、局部结构破坏以及整体结构破坏之间的关系。基于结构整体易损性和构件易损性，建立整体结构性能指标、局部构件性能指标与转换结构破坏等级的对应关系，并确定控制新型转换结构破坏等级的主控性能指标；获得耗能减震装置对新型转换结构地震损伤控制方案，确定耗能减震装置优化设计参数和布置方式；建立耗能减震装置主要控制参数与新型转换结构抗震能力之间关系。预期成果对完善转换结构灾变控制理论与新型转换结构工程实践提供理论依据和实用方法，对开拓组合结构在高层建筑领域的应用有重要的学术意义。

新型内置钢构架型钢混凝土转换结构可解决土木工程中建造高、大、重、特结构面临技术难题，然而新型转换结构仍存在“强梁弱柱”等抗震性能差的问题。综合应用耗能减震技术是改善新型转换结构的有效方法。本项目采用拟静力模型试验和数值模拟分析相结合的手段，研究新型转换结构的抗震性能与强震灾变控制方案，提出基于整体和构件地震易损性的双系统抗震性能评估方法，据此新的抗震性能评估方法，建立了耗能减震装置主要控制参数与转换结构抗震可靠度之间关系，为耗能减震装置控制转换结构地震损伤提供重要设计依据。.通过完成普通与带耗能支撑的内置钢构架型钢混凝土新型转换结构低周反复试验，获得了新型转换结构的地震破坏机理与破坏特征，揭示了新型转换结构中构件破坏、局部结构破坏以及整体结构破坏之间的关系，填补了该新型转换结构抗震性能研究的空白，并且验证了耗能支撑能有效降低新型转换结构地震损伤；基于完成的新型转换结构抗震性能试验，修正了有限元模型，开展大规模数值分析，分别对整体结构层次和结构构件层次的抗震可靠性进行研究，以层间位移角和损伤指标作为抗震性能参数，建立基于整体易损性和构件易损性的抗震性能评估方法，获得带转换层这类竖向不规则结构更全面、准确的抗震性能，弥补采用单一性能指标进行抗震性能评估的不足，最后通过振动台试验进一步验证和修正了双系统抗震性能评估方法。利用修正的双系统抗震性能评估方法，对带耗能支撑的新型转换结构进行分析，确定了耗能减震装置的最优设计参数与布置方案，从抗震可靠性层面，建立地震危险性条件、耗能支撑主控参数与转换结构超越某个极限状态概率模型，给出针对不同破坏等级，控制结构地震损伤的优选控制方案。