混合暗支撑高阻尼剪力墙结构体系的研究

双肢及多肢剪力墙是目前常用的剪力墙设计方案。研究表明：在墙肢和连梁中设置钢筋暗支撑，可以提高剪力墙体系的抗震能力，但连梁中钢筋拥挤难以施工；在剪力墙体系中内置钢桁架，也可以提高剪力墙体系的抗震能力，但太不经济；只在连梁中内置钢板，同样可以提高剪力墙的抗震能力，但墙肢会出现不希望出现的开裂模式。为了改善钢筋混凝土剪力墙的抗震能力，提出了在墙肢中设置暗支撑、在连梁中内置钢板、暗柱及墙肢底部为阻尼增强混凝土的双肢及多肢剪力墙结构新体系。本项目拟从研究墙肢暗支撑与连梁内置钢板形成的混合暗支撑对剪力墙整体抗震性能影响入手，寻找使剪力墙结构体系保持良好抗震性能的混合暗支撑优化设计方法；通过对增强阻尼混凝土柱、墙的抗震性能研究，建立将增强阻尼混凝土应用于剪力墙结构体系的经济且能有效减震的方案。由此形成的混合暗支撑高阻尼剪力墙体系的承载力与延性较高、能耗散大量的地震能量且具有符合多重防线特征的破坏机制。

混合暗支撑高阻尼剪力墙结构体系，是在混凝土中掺加一定比例的聚合物以增强混凝土的抗冲击韧性与阻尼, 在墙肢中设置暗支撑以提高剪力墙的抗震承载能力、耗能与变形能力,在连梁中内置带抗剪钉钢板以解决钢筋暗支撑连梁的钢筋拥挤难题。增强阻尼混凝土提高了剪力墙的开裂强度与耗能能力,墙肢中的暗支撑与连梁中内置带剪力钉钢板构成的混合暗支撑起到了有效控制剪力墙合理破坏机制的作用。本课题对混合暗支撑高阻尼剪力墙结构体系的抗震性能进行了试验研究与理论分析，主要内容和结果如下：(1).完成了对50个不同配比、不同部位配置聚合物的砂浆试件的阻尼测试,得到了砂浆阻尼增强效果好且经济的聚灰比及局部添加聚合物的构件长度;完成了14组不同配比的增强阻尼混凝土的材性实验，研究了聚灰比、乳液共混及不同纤维掺入对增强阻尼混凝土基本力学性能的影响,得到了阻尼增强效果较优的掺料百分比;完成了9组共27个不同配比、不同部位配置聚合物的增强阻尼混凝土悬臂梁的阻尼测试，得到了高阻尼混凝土悬臂梁的阻尼比与变形的统计关系。(2).完成了3片带暗支撑中高剪力墙的抗震性能试验，得到的抗震性能指标与破坏机制均优于普通混凝土剪力墙，同时评估了高阻尼剪力墙经济性指标与抗震耗能效果的关系。(3).完成了缩比为1/4的两片不同连梁跨高比的带钢筋暗支撑的双肢高阻尼剪力墙及两片不同连梁跨高比的带钢板暗支撑的双肢高阻尼剪力墙的抗震性能试验，得出此剪力墙体系能有效提高抗震能力，而经济上也能被工程界所接受。(4).以试验数据为校核基准，以ABAQUS分析软件为平台，提出了新的剪力墙宏观单元模型，建立了混合暗支撑高阻尼剪力墙结构体系非线性有限元分析精确与实用分析方法; 提出了两种精细积分方法、减缩精细积分方法，建立了混合暗支撑高阻尼剪力墙结构体系动力非线性精细计算方法并编写了计算机程序。(5).发明了内藏钢板-钢筋暗支撑高阻尼组合低剪力墙，并对其进行了抗震性能试验与非线性数值模拟，总结了提高其耗能特性的参数取值范围。(6).研究了位移反应谱，完成了混合暗支撑高阻尼剪力墙结构体系的非线性数值模拟与参数分析，归纳得到了不同剪跨比的剪力墙的恢复力模型，建立了基于位移的混合暗支撑高阻尼剪力墙结构体系的抗震设计方法。(7).提出了快速增量动力分析方法与结构破坏概率计算的离散格式，以此为基础建立了基于概率性能的混合暗支撑高阻尼剪力墙结构体系的抗震设计方法。