多摇摆界面自复位剪力墙受力机理及结构地震可恢复性研究

基本信息
批准号:51908429
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:吴浩
学科分类:
依托单位:同济大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
自复位剪力墙受力机理多摇摆界面地震可恢复性抗震性能
结项摘要

The current research on self-centering shear walls is primarily focused on low-rise buildings. Base rocking mechanism is usually adopted to limit wall forces, and post-tensioning strands/tendons are adopted for providing restoring forces after large lateral excursion, achieving characteristics of low damage and earthquake resilience for the system. However, in mid-to-high-rise buildings, higher mode effects that cannot be neglected may tremendously increase the internal forces for upper structural walls, thus limiting the applications of self-centering shear walls in mid-to-high-rise buildings. This project is intended to utilize mechanism of multiple rocking joints to control the higher mode responses in mid-to-high-rise buildings adopting self-centering shear walls. First, mechanical models are to be established through theoretical studies, and then used for investigating mechanical mechanism, higher mode response and parameter sensitivity of the new system. Based on this, seismic response mitigation theory and optimization method for self-centering shear walls using multiple rocking joints are to be proposed, and research on the maximum applicable building height for the system is to be conducted. Second, laboratory tests will be performed to verify the constitutive relationships of multiple rocking joints in a wall building. In the meantime, earthquake damage evolution and failure mechanism of the new system could be revealed during laboratory tests. From test data, the characteristics of hysteretic energy dissipation and post-earthquake re-centering capability of the system are to be studied. Third, the entire analytical model for self-centering wall structures with multiple rocking joints should be constructed, which will be used for conducting seismic fragility analyses and performance evaluation. The critical design parameters and performance targets for the new system are to be proposed, and earthquake resilience evaluation regarding both structural components and the whole structure shall be performed. Finally, through summarizing and refining the above results, earthquake-resilience-based design methods for self-centering shear walls using multiple rocking joints are to be put forward. The outcome of this research project will provide theoretical and technical supports for the development of self-centering shear walls in mid-to-high rise buildings.

既有自复位剪力墙研究多针对低矮建筑,采用底部摇摆机制限制墙体受力,通过后张拉预应力筋提供恢复力,强震下具有损伤程度轻、震后可恢复的特点。然而在中高层建筑中,不可忽略的高阶振型效应将显著增加上部结构受力,限制了自复位剪力墙在中高层建筑中的应用。本项目拟采用多界面摇摆机制控制中高层自复位剪力墙结构的高阶响应影响,通过理论分析建立多摇摆界面自复位剪力墙的力学模型,研究其受力机理、高阶响应规律及参数敏感性,提出自复位剪力墙的多摇摆界面减震理论及界面位置优化方法,分析体系最大适用高度。通过试验研究检验多摇摆界面的本构关系,揭示地震损伤演化规律与失效机理,研究体系的滞回耗能和自复位性能。开展整体结构地震易损性与性能评价方法研究,提出关键设计参数指标及性能控制目标,从构件到结构层次评价其地震可恢复性,最后提出基于可恢复性的设计方法。研究成果将为自复位剪力墙体系在中高层建筑中的发展提供理论基础和技术支撑。

项目摘要

既有自复位剪力墙研究多针对低矮建筑,采用底部摇摆机制限制墙体受力,通过后张拉预应力筋提供恢复力,强震下具有损伤程度轻、震后可恢复的特点。然而在中高层建筑中,不可忽略的高阶振型效应将显著增加上部结构受力,限制了自复位剪力墙在中高层建筑中的应用。本项目采用多界面摇摆机制控制中高层自复位剪力墙结构的高阶响应影响,首先建立了多摇摆界面自复位剪力墙的数值分析模型,研究其受力机理、高阶响应规律及设计参数影响,通过分析研究摇摆界面最优布置位置。同时,分析中考虑了非结构填充墙对自复位剪力墙的性能影响,研究了带填充墙的自复位剪力墙的抗震性能及其震后可恢复性。设计了某10层双摇摆界面自复位剪力墙高层结构模型,以用于振动台试验,检验前期的分析结果。研究成果将为自复位剪力墙体系在中高层建筑中的发展提供理论基础和技术支撑。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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