新型耗能减震混合联肢剪力墙结构的抗震性能研究

鉴于汶川地震中钢筋混凝土联肢剪力墙结构的小跨高比连梁剪切破坏较为普遍，本项目基于耗能减震控制技术提出一种新型混合联肢剪力墙结构，该结构采用带有屈曲约束构件的钢桁架连梁代替传统的小跨高比钢筋混凝土连梁，通过钢桁架连梁中屈曲约束构件的滞回耗能来消耗结构振动能量,减小结构地震反应。本项目拟采用模型试验和有限元方法研究该新型联肢剪力墙结构的抗震性能，探讨不同耦连比下结构的耗能机理，建立结构的数值分析模型并进行结构的非线性地震反应分析。本项目预期将得到该结构的主要抗震性能指标,揭示耦连比和结构整体抗震性能之间的相互关系,提出该结构的实用抗震设计与分析方法。本项目的研究成果将有利于解决联肢剪力墙结构小跨高比连梁延性不足的问题，为推广该结构在高烈度地震区的应用具有重要的理论和工程意义，并能为我国相关规范的编制提供科学参考依据。

鉴于汶川地震中钢筋混凝土联肢剪力墙结构中大量的小跨高比钢筋混凝土连梁出现了剪切脆性破坏，本项目通过3根屈曲约束钢腹板桁架式连梁、2根屈曲约束钢支撑桁架式连梁、7个钢桁架连梁与钢筋混凝土剪力墙连接节点、7根新型配筋小跨高比钢筋混凝土连梁以及3根小跨高比钢筋混凝土抗震加固连梁的大比例模型试验和有限元分析方法系统地研究了不同形式新型连梁的抗震性能以及普通配筋连梁的抗震加固方法，取得了如下研究成果：1）基于耗能减震原理提出了可拆卸式屈曲约束钢腹板桁架式连梁和屈曲约束钢支撑桁架式连梁，得到了腹板加劲肋、腹板开缝以及屈曲约束支撑形式等对连梁抗震性能的影响规律，建立了屈曲约束钢腹板桁架式连梁的承载力计算条带模型。2）研究了钢桁架连梁和钢筋混凝土剪力墙间角钢预埋件连接节点的抗震性能，得到了角钢有效埋置深度、端板形式、预埋板厚度以及剪力墙的边缘约束构件对连接节点抗震性能的影响规律，修正了我国《建筑抗震设计规范》（GB5011-2010）关于角钢预埋件连接节点的承载力计算公式。3）基于拉压杆理论模型提出了三种不同配筋形式的小跨高比钢筋混凝土连梁，研究了不同配筋形式下小跨高比钢筋混凝土连梁的抗震性能，得到了纵筋、箍筋、斜向钢筋和预埋交叉钢板等对连梁抗震性能的影响规律，建议了连梁的抗震承载力计算公式和抗震构造措施。4）研究了CFRP布加固小跨高比普通配筋钢筋混凝土连梁的抗震性能，分析了CFRP布不同加固方法的抗震加固效果，得到了CFRP压条和自制CFRP锚筋对CFRP布抗剥离性能的影响规律，建议了连梁的合理抗震加固方法。本项目的上述研究成果有利于解决地震区小跨高比连梁抗震设计与抗震加固难题，能为相关工程设计和规范修订提供试验依据。