内藏连排钢管混凝土芯柱带软钢耗能键剪力墙抗震机理研究

提出了一种"内藏连排钢管混凝土芯柱带软钢耗能键剪力墙"，将钢管混凝土叠合边框柱、钢管混凝土芯柱、钢管混凝土柱间软钢耗能键、钢筋混凝土剪力墙组合，优势互补，充分发挥各组成部件的抗震耗能能力，具有多道抗震防线。针对该新型组合剪力墙的抗震关键问题，将较系统地进行不同剪跨比、不同截面设计参数的内藏连排钢管混凝土芯柱带软钢耗能键剪力墙模型的低周反复荷载试验，以及带内藏连排钢管混凝土芯柱带软钢耗能键剪力墙的底部大空间结构模型的模拟地震振动台试验。研究这种新型组合剪力墙的刚度及其退化过程、承载力、滞回特征及延性，分析其损伤过程，研究其对底部大空间结构等相对薄弱楼层抗震贡献及其抗地震倒塌的机制，揭示其抗震机理，建立其抗震分析的力学模型和理论公式，给出其抗震设计方法，为工程应用奠定基础。

提出了内藏连排钢管混凝土芯柱带软钢耗能键剪力墙并获国家专利。这种新型组合剪力墙，将连排钢管混凝土柱、钢管混凝土柱间软钢耗能键、钢筋混凝土剪力墙进行组合，优势互补，充分发挥了各组成部件的抗震耗能能力，具有多道抗震防线。针对该新型组合剪力墙的抗震关键问题，设计了7个不同关键设计参数的连排钢管混凝土柱带软钢耗能键剪力墙模型，进行了低周反复荷载试验，分析了其承载力、刚度及其退化过程、滞回特征、延性、耗能、损伤过程及屈服机制，揭示了抗震耗能机理。建议了有限元分析模型并进行了数值模拟，给出了抗震承载力计算模型和公式，模拟和计算结果与试验符合较好。提出了抗震设计方法与构造措施，为工程应用奠定了基础。研究表明：连排钢管混凝土柱带钢板耗能键组合剪力墙具有良好的抗震耗能机制，其抗震承载力较大、后期刚度较稳定、延性好的受力特点；混凝土墙体与钢管混凝土间形成了消能分灾竖向条带，混凝土墙体、钢管混凝土、软钢耗能键在弹塑性变形过程中，充分发挥了协同耗能作用，显著提高了剪力墙的抗震能力。这种新型组合剪力墙可用于高层和超高层建筑组合剪力墙构件的抗震设计，应用前景良好。