中高层木结构建筑的抗侧力体系受力机理及设计方法研究

Development of timber structures accords with the idea of lowcarbon green and green ecology.Mid-rise timber structure can ensurance fire safety with fire protection design,and it have been widely used abroad.Because of land conservation,it is an important direction of timber structure development.However,domestic study is still little. Firstly,according to comparative study on different lateral resistance systems in mid-rise timber structure,demand indexes of seismic performance can be obtained.New wooden shear wall with advantages of high stiffness,good ductility and fire protection will be invented,and simplified theoretical calculation model of it is obtained after structural characteristics analysis.Secondly,lateral resistance force mechanism of frame bracing system and frame-wall system will be analyzed for restoring force model and symplified computational method of lateral resistance stiffness.Thirdly,lateral resistance performance study of floor system will be carried out.Parametric indexes of floor types and simplified distribution method of seismic shear force can be obtained.Lastly, shaking table test and dynamic nonlinear analysis on mid-rise timber strcture will be developed for obtaining aseismic behaviour indexes what accords with current specification system,such as inter-storey displacement angle and damping ratio.A reasonable and reliable design method of mid-rise timber structure will be proposed in accord with aseismic design system in our country.All study above will lay solid theoretical and technical foundations for establishing and revising criterion,the seismic safety and extension of glulam timber structure buildings.

发展木结构符合低碳环保、绿色生态的理念，中高层木结构建筑通过抗火设计可保障防火安全，已经在国外得到应用。由于其具有节约用地的优点，是我国木结构发展的方向之一，但国内的研究还处于空白阶段。 首先，通过对中高层木结构建筑不同抗侧力体系的分类比较研究，得出其抗震性能需求指标，开发出刚度大、延性高、防火好的新型木抗震墙，研究其结构性能并得出简化力学模型；其次，分析木框架-支撑体系和木框架-抗震墙体系的抗侧受力机理，提出相应的恢复力模型和抗侧刚度的简化计算方法；研究楼盖体系的抗侧力性能，得出划分楼盖类型的参数指标和楼层地震作用的简化分配方法；最后，通过模型振动台试验，并结合整体结构的非线性动力分析，提出符合现行规范体系的层间位移角、阻尼比等抗震性能指标，建立符合我国抗震设计体系的中高层木结构建筑抗震设计方法，为相关规范的编制和修订提供依据。

发展木结构符合低碳环保的生态理念，随着国家对绿色建筑和装配式建筑的重视和推广，木结构的理论体系和设计方法成为核心问题。其中，中高层木结构的抗震性能具有战略性地位。因此，深入开展中高层木结构的抗震性能研究，对我国木结构抗震理论的发展与完善具有重要的理论价值和工程意义，同时为相关规范的编织和修订提供依据。.本项目针对现代工程木产品的力学特点，从中高层木结构的节点、体系及整体结构三个层面出发，深入展开地震作用下中高层木结构的响应分析和抗震性能理论与试验研究，并采用振动台试验进行对比验证，初步形成了中高层木结构的抗震理论和抗震设计方法。.主要研究内容有：1）以地震作用下中高层木结构的整体刚度、承载能力和延性合理匹配为原则，分析中高层木结构抗侧力体系的性能指标，系统总结既有的多种抗侧力体系的适用范围和设计方法，基于此提出木框架-夹板剪力墙组合结构新型抗侧力体系；2）开展了夹板剪力墙及木框架-夹板剪力墙的结构性能试验，基于试验结果及破坏形态进行有限元精细化模拟得到受力机理和简化力学模型；接着对钢-木屈曲约束支撑、自攻螺钉增强螺栓节点、铝合金填板螺栓节点、X形耗能节点及带耗能件的CLT剪力墙等开展单调或低周反复加载试验及有限元分析研究，得到各构件的结构性能规律，完善了中高层木结构竖向抗侧力体系理论；3）以CLT楼盖为主要研究目标，深入探索了CLT抗弯和平面内力学性能，得到CLT楼盖受力机理和抗震设计方法，揭示了CLT力学性能对中高层木结构抗震性能的影响规律；4）开展了木-混凝土竖向混合结构、底框-木结构及木框架-剪力墙结构三个缩尺模型振动台试验，得到不同阶段下模型的受力特点和破坏形态，开展精细化有限元模拟和参数化分析，揭示中高层木结构的受力机理，提出中高层木结构的抗震设计方法。.本项目建立的中高层木结构抗震设计方法可明显提高木结构的抗震性能，降低结构造价，对实际工程和木结构的推广具有重大指导意义。