SRC框架-RC核心筒混合结构地震倒塌机理及倒塌控制策略研究

本项目拟以型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒混合结构为研究对象，以该类结构地震倒塌机理、地震倒塌分析及倒塌控制策略为研究主线。采用拟动力技术进行原型结构地震倒塌试验，了解地震作用下的性能退化特征；建立基于结构动力特性的性能退化表征方法和倒塌判断准则；在地震工程开放软件平台OpenSees上进行二次开发，引入材料动力损伤本构，采用增量动力分析方法完成原型结构的地震倒塌分析和抗地震倒塌性能的定量评估；结合试验研究和分析成果，确定影响该类结构抗倒塌性能的主要因素并进行数值分析，揭示地震倒塌机理，获取最优倒塌模式，提出抗倒塌设计的方法和措施。本项目预期将揭示型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒混合结构的地震损伤演化规律和倒塌破坏机理，掌握其性态特征和倒塌控制策略，提出有效的预防对策及设计方法，项目的研究成果对于增强高层混合结构的防震减灾能力具有现实意义。

（1）按照构件—节点—结构的层次进行了24个SRC框架柱、4个SRC框架节点、1个SRC框架—RC核心筒结构的尺模型地震模拟试验研究，研究了此类混合结构在地震作用下的复杂受力行为、损伤演化规律和倒塌破坏过程，了解了不同受力阶段SRC框架与RC核心筒的协同工作性能。（2）进行SRC框架—RC核心筒混合结构有限元数值模拟，结果表明SRC框架—RC核心筒结构具有较好的抗地震倒塌性能，但框架和核心筒的侧向刚度差异、不同地震波输入、不同场地条件、不同抗震设防烈度均会导致结构抗地震倒塌能力差异。（3）基于试验实时测量的结构模型动力特性参数，结合数值分析结果，通过地震作用下结构频率的改变进行损伤直至倒塌的量化评估，并考虑高阶振型对结构地震反应影响，引入振型参与系数，研究了结构性能退化速率与结构动力特性之间的关系。（4）以地面峰值加速度作为地震动强度参数，以考虑各振型参与的振型频率损伤指数作为结构性能参数指标，采用增量动力分析方法对不同地震水准下的结构抗倒塌能力进行了分析评估。（5）基于试验研究和增量动力分析结果，对可能影响SRC框架—RC核心筒混合结构抗地震倒塌的参数进行了灵敏度分析，提出该类结构抗倒塌设计对策，建议了一种具有较好抗地震倒塌性能的SRC框架—RC核心筒结构形式并申请了国家发明专利。