框架—剪力墙结构倒塌破坏机制及两阶段失效模式控制研究

本课题针对框架-剪力墙结构，首先借助大尺度整体结构模型精细化拟动力试验手段再现结构在地震过程中破坏失效过程，研究结构破坏失效机理，结构构件破坏过程精细化数值建模方法，以及框架-剪力墙结构主要失效模式；其次通过在结构中预设两道失效机制，研究框架-剪力墙结构两阶段失效模式控制理论与方法（第一阶段利用连梁端部新型形状记忆合金耗能节点屈服耗能控制剪力墙失效模式，第二阶段基于修正的塑性机构平衡线方法设计并控制框架部分失效模式，通过两阶段控制设计确保结构失效机制既具有最好耗能能力，地震后结构又仅残留最小残余变形）。课题主要研究内容包括：（1）框架-剪力墙结构的整体模型试验研究；（2）框架－剪力墙结构复杂受力状态下极限倒塌位移确定方法研究；（3）基于最大耗能与最小残余变形准则的框架-剪力墙结构失效模式控制研究；（4）大比例尺框架-剪力墙结构失效模式控制拟动力及静力推覆试验验证。

本项目提出在钢筋混凝土框剪结构连梁中布设被动阻尼器，改善传统钢筋混凝土连梁的脆性剪切耗能模式，减轻混凝土的不可修复损伤，并通过阻尼器参数的合理设计，有效控制结构各类型构件失效次序和结构失效模式。本项目完成的工作主要包括：（1）提出了两种安装在钢筋混凝土连梁中的被动阻尼器（SMA阻尼器和带缝钢板阻尼器）的构造、设计参数；（2）对安装SMA阻尼器的单根梁子结构进行了静力非线性分析；（3）以一幢18层平面框架-剪力墙结构为研究对象，各层连梁均安装SMA阻尼器或带缝钢板阻尼器，对结构进行了Pushover分析和地震反应分析，验证了该结构体系的抗震性能；（4）对两种阻尼器分别进行了力学性能试验，对安装两种阻尼器的单根钢筋混凝土连梁进行了拟静力试验；（5）研究并提出了一种新型分布式拟动力试验算法；（6）分别对两个1/3缩尺比平面钢筋混凝土框架-剪力墙结构进行了分布式拟动力试验，结构各层均安装SMA阻尼器，验证了新结构体系抗震性能和对结构失效模式的控制效果。