超高层钢-混凝土混合结构基于地震累积损伤的性能设计理论与方法

钢-混凝土混合结构是目前超高层建筑的主要结构形式之一，但对其抗震性能的研究尚不够充分和完善，特别是近年来我国工程界已提出了对超高层建筑实行基于性能的抗震分析与设计要求，但缺乏系统的基础研究成果支持。为保障超高层建筑的地震安全和控制地震损伤，本项目对超高层钢-混凝土混合结构的地震损伤演化过程与地震破坏机理进行研究，揭示构件、楼层、结构整体不同尺度的地震损伤特点，建立地震损伤从低尺度向高尺度演化的分析模型；研究超高层混合结构合理的抗震性能指标及结构的地震损伤状态与抗震性能指标之间的对应定量关系，建立其抗震性能等级的划分标准，根据结构的地震易损性、损伤后可修复性及其经济性建立超高层建筑基于概率可靠度的多级抗震性能目标；研究静力推覆分析与等效单自由度体系的非线性动力时程分析及增量动力分析联合应用的实用简化地震需求计算方法，初步形成超高层混合结构基于地震累积损伤的抗震性能评价和性能设计理论与方法。

为有效控制超高层建筑的地震损伤，保障其地震安全，本项目对作为超高层建筑典型结构形式之一的钢-混凝土混合结构的地震损伤演化过程与地震破坏机理进行了研究。完成了典型构件钢筋混凝土剪力墙及型钢混凝土巨型柱缩尺模型的抗震性能试验，研究了构件的地震损伤破坏过程和破坏特征，对比分析了各设计参数对构件抗震性能的影响规律。完成了型钢混凝土框架-混凝土核心筒结构整体缩尺模型的模拟地震振动台试验，研究了模型在不同水准地震作用下的主要动力特性、地震反应、破坏机理及抗震薄弱部位。建立了型钢混凝土框架-混凝土核心筒结构的非线性动力计算模型，进行了强震作用下的地震反应分析和破坏机理研究。基于构件的地震损伤模型，建立了楼层、结构整体不同尺度的地震损伤模型。对内置钢板混凝土组合剪力墙、内藏钢桁架混凝土组合剪力墙及带边缘型钢暗柱的型钢混凝土剪力墙三种不同类型钢-混凝土组合剪力墙的抗震性能及设有三种不同类型钢-混凝土组合剪力墙的超高层钢-混凝土混合结构的抗震性能进行了对比分析。建立了超高层混合结构的抗震性能等级及抗震性能目标。提出了具有更高计算精度的改进模态静力推覆分析方法、改进模态静力推覆分析与等效单自由度体系的非线性动力时程分析及增量动力分析联合应用的实用简化地震需求计算方法，初步形成了超高层混合结构基于地震累积损伤的抗震性能评价和性能设计理论与方法。