装配式混凝土框架减震墙板结构抗震性能研究

As a novel precast energy dissipation system, the precast concrete frame-damping wall structure (PC-FDWS) is proposed according to the seismic problems of precast concrete frames including the poorer structural integrity, the weaker seismic performance, the larger hazard of damaged infill walls, etc. Focuses of this proposal are on seismic performance of the PC-FDWS, energy dissipating principle of prefabricated damping wall, and seismic design procedure of the PC-FDWS. The main contents are concluded as follows: (1) basic construction of prefabricated damping wall and its connection with precast concrete frame beam and column; (2) performance and working mechanism of prefabricated damping wall-frame element; (3) mechanical model and failure model of prefabricated damping wall; (4) seismic performance, damping principle and failure mechanism of PC-FDWS; (5) seismic design procedure of PC-FDWS. Since the precast concrete frame structure becomes a major orientation of development of China’s building structures, research in this proposal aims to combine the prefabricated concrete technology with the energy dissipation technology, so as to develop a new structural system, which provides a new approach to improve the seismic performance of such structures. Pursuant to this, it is anticipated that application of these research results can gain remarkable economic and social benefits.

根据装配式混凝土框架结构存在的整体性差、抗震性能薄弱、填充墙在地震中破坏严重等抗震问题，提出了装配式消能减震结构新体系——装配式混凝土框架减震墙板结构。本项目以研究装配式混凝土框架减震墙板结构的抗震性能，揭示预制减震墙板的耗能机理，建立该结构的设计方法为目标。主要研究内容包括：（1）预制减震墙板的构造及其与装配式框架梁柱的连接方案；（2）预制减震墙板框架单元的性能与工作机理；（3）预制减震墙板的力学模型及失效模式；（4）装配式混凝土框架减震墙板结构的抗震性能、减震机理及破坏机制；（5）装配式混凝土框架减震墙板结构的设计方法。装配式混凝土框架结构是我国建筑结构发展的重要方向，本项目研究将预制装配式混凝土技术和消能减震技术进行有机结合，形成新的结构体系，可显著提高该类结构的抗震性能，其在工程中的应用必将取得显著的经济效益和社会效益。

装配式混凝土框架结构是我国建筑结构发展的重要方向，但存在整体性差、抗震性能薄弱、填充墙在地震中破坏严重等抗震问题，为此，项目组提出装配式混凝土框架减震墙板结构，并开展其抗震性能研究。主要研究内容和重要结果如下：（1）针对不同预制减震墙板构造形式，对减震层材料类型、墙板-墙板连接、墙板-框架连接及平面外构造等进行了对比研究，结果表明：减震层采用低强度砂浆或SBS卷材都具有滑移减震效果；优化的连接方案能保证墙板具有良好的平面内滑移功能和平面外抗倒塌效果。（2）对装配式减震墙板框架单元进行了力学性能试验和工作机理研究，结果表明：采用合理构造和优化连接方案的减震墙板框架单元均能实现预期的减震机制和设计思想，减震墙板之间的滑移耗能机制能有效削弱墙板对框架的附加约束并增加墙板框架的耗能能力。（3）对装配式混凝土减震墙板框架结构进行了抗震性能试验，结果表明：装配式减震墙板框架结构滞回曲线饱满，耗能能力强; 减震墙板对框架结构水平承载力和抗侧刚度的附加效应远小于普通墙板，可减少对装配式框架造成过强约束;当结构层间位移角达到1 /50 时，装配式框架中普通墙板端部开裂并被压碎，而减震墙板并未出现破坏。（4）提出框架减震墙板的双斜撑简化力学模型，给出双斜撑SF单元力学参数的计算公式，并结合相关试验和精细化有限元分析结果验证了简化力学模型的合理性。（5）对装配式混凝土减震墙板框架结构进行了地震作用下的非线性有限元分析，提出装配式混凝土框架减震墙板结构的设计性能指标，并结合反应谱理论，建立了该类结构的实用设计方法。预制减震墙板的提出为解决装配式混凝土框架结构中填充墙板带来的抗震问题提供了新途径和新方法，其通过预制装配式混凝土技术和消能减震技术的有机结合，显著提高了该类结构的抗震性能，在工程中的应用必将取得显著的经济效益和社会效益。