钢框架内填可修复暗竖缝RC墙结构抗震机理及易损性研究

近年数次强烈地震造成的人员伤亡虽已下降，但由于震损建筑物的不可修复导致了巨大的经济损失，远超出人们的预想。开展具有可修复功能新型抗震结构体系的相关研究对降低震后的经济损失有重要意义，研究结构在地震作用下的易损性能成为改善结构抗震性能、提高抗灾变能力的重要途径。目前，关于钢框架内填可修复暗竖缝RC墙结构体系的相关研究成果尚未见诸报导。.　　本项目采用试验、有限元及理论分析相结合的手段研究钢框架内填可修复暗竖缝RC墙结构在循环荷载作用下的滞回性能、传力机理、破坏模式及设计参数的优化，提出基于能力的实用抗震设计方法及宏观简化模型，并基于简化模型对此种结构进行大样本增量动力时程分析，明晰地震易损性能，确定不同地震水准下结构的性态指标，为这一新型结构体系的工程应用提供理论依据和技术支持。

半刚接钢框架内填暗竖缝RC墙（简称PSRCW）是一种新型的组合结构，主要由暗竖缝RC墙、半刚接钢框架、抗剪连接件组成。在多遇地震下，暗竖缝完好，PSRCW结构具有较高的初始抗侧刚度和水平承载力。在罕遇地震作用下，暗竖缝损坏，PSRCW结构可获得良好的延性性能和耗能能力。PSRCW结构具有明显的两阶段受力特征，非常适合高烈度地震设防区使用。. 本项目主要对半刚接钢框架内填暗竖缝RC墙结构的抗震机理、分析方法、设计方法及评估方法展开深入研究。首先，进行了9个抗剪连接件的低周往复加载试验，获得了试验试件的荷载-位移曲线，量化了PSRCW结构中抗剪连接件的变形能力，明晰了抗剪连接件的受力机理。随后，设计了10榀3层1/3缩尺的PSRCW子结构试件，并进行了低周往复加载试验。重点研究了钢柱类型、内填墙类型、缝间墙高宽比、钢筋布置方向等参数对此类结构抗震性能的影响，分析了试验试件的滞回性能、抗侧刚度、变形及延性、耗能能力等。结合PSRCW结构的受力机理，提出了一种简化的宏观组合斜压带滞回模型，并采用此宏观模型对PSRCW结构进行了系统的参数分析，考察了梁柱节点类型、暗竖缝厚度、缝间墙高宽比、混凝土强度、缝间墙配筋率对此类结构滞回性能的影响。在已有的研究基础上，本项目还建立了宏观的壁柱纤维模型用于模拟带竖缝的PSRCW结构，经试验验证后，对带竖缝的PSRCW结构进行了系统的参数分析，考察了梁柱节点类型、缝间墙高宽比、混凝土强度、缝间墙配筋率对此类结构滞回性能的影响。基于PSRCW结构的破坏模式，提出了此类结构的理想塑性机构模型。在此基础上，提出了PSRCW结构基于能力的抗震设计方法，给出了钢梁、钢柱、半刚性连接、抗剪连接件的能力设计公式，并采用此方法试设计了一榀5层3跨的PSRCW结构算例。基于Park-Ang损伤指数模型及已有的PSRCW结构的试验，确定了以层间侧移比表征的此类结构的性态指标及性态目标，并考虑近场、远场地震影响对5层3跨PSRCW结构算例进行了损伤评估。此外，还建立了以地面峰值加速度（PGA）、第1周期谱加速度（SA）、地面峰值速度（PGV）、地震输入能（EI）描述的5层3跨PSRCW结构的地震易损性曲线，并进行了地震易损性评估。以上研究成果已撰写13篇论文，其中发表及录用论文5篇，在审论文4篇，拟投稿4篇。