钢筋混凝土框架-摇摆墙新型结构体系研究

混凝土框架结构在地震中易出现层倒塌破坏。层倒塌破坏模式不能充分发挥整个结构的耗能能力，不利于提高结构的抗震性能。本项目研究一种新型的结构体系，即钢筋混凝土框架-摇摆墙结构体系。该体系通过在混凝土框架内部或者外部附加底部可转动的摇摆墙控制结构整体变形，迫使结构在大震下出现整体屈服机制，避免层倒塌破坏模式的产生。该结构体系可充分发挥框架结构整体的耗能能力，提高框架的抗震性能。通过附加预应力钢绞线和阻尼器，还可使结构具备自复位性能和更大的耗能能力。本项目拟通过试验，数值模拟和理论分析从构件、子结构和整体结构三个层次对该结构体系进行深入全面的研究。通过研究解决该结构体系的关键技术问题，揭示该结构体系在地震作用下的力学行为和工作机理，建立相应的力学分析模型和抗震设计方法。本项目的最终目的是推广此结构体系的工程应用，促进结构工程的技术发展，为提高我国工程结构抗震防灾能力提供可靠技术手段。

本项目的研究完善了框架-摇摆墙结构体系，在受力特点、节点构造和整体性能三个层次上解决了此结构体系中主要基础理论问题和关键技术问题。具体研究内容包括：（1）对框架摇摆墙结构进行了理论推导，分析了摇摆墙和对结构刚度、周期得以影响；（2）框架-摇摆墙结构有限元分析，通过数值模拟的手段研究框架摇摆墙结构的抗震性能，并将框架-摇摆墙结构和框架结构进行了对比；（3）摇摆墙关键部位拟静力实验研究，为满足摇摆墙楼层连接件及墙底铰节点的特殊性能要求，提出了新型节点构造，并进行了拟静力实验；（4）摇摆墙抗震加固工程，将摇摆墙运用于框架结构的抗震加固中，并对比了加固前后结构性能的差异；（5）摇摆-填充墙框架拟静力试验，对比了框架与摇摆填充墙-框架变形模式、承载能力、刚度的差异，提出了更为便捷的摇摆墙加固方法。通过研究获得的主要标志性和创新性成果有：（1）摇摆墙楼层连接件；（2）框架摇摆墙结构的抗震性能；（3）框架摇摆墙的受力特点。目前，研究项目组已发表论文32篇，其中SCI收录13篇，EI收录14篇；已授权国家专利17项，其中发明专利6项，实用新型专利11项；完成英文专著1部，获省防震减震科技成果奖一等奖1项。